SISTEM DATA LOGGER PERALATAN ELEKTRONIK BERBASIS ANDROID

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR SISTEM DATA LOGGER PERALATAN ELEKTRONIK BERBASIS ANDROID Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro disusun oleh: FLORUS HERMAN SOMARI NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2017

2 FINAL PROJECT DATA LOGGER SYSTEM FOR ELECTRONIC APPLIANCE BASED ON ANDROID Presented as partial fulfillment of the requirements for the degree of Sarjana Teknik in Electrical Engineering Study Program By: FLORUS HERMAN SOMARI Student s Number: ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2017

3 LEMBAR PERSETUJUAN TUGAS AKHIR SISTEM DATA LOGGER PERALATAN ELEKTRONIK BERBASIS ANDROID (DATA LOGGER SYSTEM FOR ELECTRONIC APPLIANCE BASED ON ANDROID) disusun oleh: FLORUS HERMAN SOMARI NIM : Telah disetujui oleh: Pembimbing Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T. Tanggal: iii

4 LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR SISTEM DATA LOGGER PERALATAN ELEKTRONIK BERBASIS ANDROID disusun oleh: FLORUS HERMAN SOMARI NIM : Telah dipertahankan di depan tim penguji pada tanggal : dan dinyatakan memenuhi syarat Susunan Tim Penguji : Nama Lengkap Tanda Tangan Ketua : Ir. Theresia Prima Ari Setiyani, M.T. Sekretaris : Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T. Anggota : Ir. Tjendro, M.Kom. Yogyakarta, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Dekan, Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D. iv

5 PERNYATAAN KEASLIAN KARYA Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka sebagaimana layaknya karya tulis ilmiah. Yogyakarta,... Florus Herman Somari v

6 HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP Motto: Ora et Labora, Victory or Nothing! Skripsi ini ku persembahkan untuk: Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria Apak Silvanus Budang dan Umak Donata Kakak-kakak, adik ku dan Sahabat-sahabat ku, Intan Teman-teman Teknik Elektro USD 2013 vi

7 LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Florus Herman Somari Nomor Mahasiswa : Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul: SISTEM DATA LOGGER PERALATAN ELEKTRONIK BERBASIS ANDROID Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Yogyakarta, Florus Herman Somari vii

8 INTISARI Energi listrik dalam kehidupan sehari-hari telah menjadi hal yang pokok pada arus waktu sekarang. Dari pabrik-pabrik yang membutuhkan energi listrik yang sangat besar hingga rumah-rumah. Salah satu kebiasaan sederhana yang berhubungan dengan energi listrik adalah saat menggunakan lampu di malam hari, menyalakan televisi, menggunakan pompa air, hingga menyalakan kipas angin. Namun, penggunaan energi listrik ini harus diimbangi dengan kepedulian hemat energi listrik. Salah satu contoh sederhana dalam menghemat energi listrik adalah mematikan peralatan elektronik jika tidak digunakan. Mengetahui besarnya energi listrik yang digunakaan juga adalah salah satu sifat kepedulian dalam penggunaan energi listrik. Sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android adalah salah satu perangkat keras sekaligus aplikasi yang membantu manusia untuk mengetahui penggunaan energi listrik. Data logger dilengkapi dengan micro SD Card untuk menyimpan data dari dua sensor, yaitu sensor arus dan sensor tegangan. Tampilan di LCD adalah data terakhir pengukuran sensor arus dan tegangan beserta pewaktuan. Aplikasi Android terhubung dengan subsistem data logger dengan jaringan komunikasi WiFi ESP8266. Pada Aplikasi akan ditampilkan data sensor arus dan sensor tegangan. Aplikasi Android dan perangkat keras sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android sudah dapat diimplementasikan pada monitoring penggunaan energi listrik. Sistem ini sudah diuji dengan penyimpanan data secara rutin dan pengujian jarak yang bervariasi dari 1 m s.d. 40 meter dalam proses pengiriman. Dari hasil pengujian tersebut menunjukan bahwa sistem sudah dapat menyimpan data dan proses pengiriman dapat dilaksanakan maksimal pada jarak koneksi lebih kecil sama dengan 40 meter dengan tingkat keakurasian sensor arus 92,44%, dan sensor tegangan 97,36%. Kata kunci: Sistem data logger, Energi listrik, ESP8266, Arduino, NodeMCU, Android viii

9 ABSTRACT Electrical energy in daily life has been the principal at the current time now. From factories that require very large electrical energy even at homes. One of the simple habits associated with electrical energy is when using the lights at the night, turn on the TV, use a water pump, and to turn on the fan. However, the use of the electrical energy must be balanced with concern for energy saving electricity. One of the simple example for saving electrical energy is to turn off electronic equipment if not in use. Knowing the amount of electrical energy used is also one of the nature of concern in the use of electrical energy. Data logger system for electronic appliance based on android is one of the hardware as well as applications that help humans to know the use of electrical energy. Data logger is equipped with a micro SD Card to store data from two sensors, i.e current sensors and voltage sensors. The LCD display is the last data measurement of the current and voltage sensor along with the timing. The Android applications is connected with a data logger subsystem with WiFi communication network ESP8266. In the applications will be displayed current sensor and voltage sensor data. Android applications and hardware data logger system for electronic appliance based on android can already be implemented in monitoring the use of electrical energy. This system has been tested with routine data storage and testing of varying distance of 1-40 meters in the delivery process. From the test results showed that the system can already be able to store data and the delivery process can be implemented maximum at a smaller connection distance equal to 40 meters with the accuracy of the current sensor 92.44%, and the voltage sensor 97.36%. The keywords : Data logger system, Electrical Energy, ESP8266, Arduino, NodeMCU, Android. ix

10 KATA PENGANTAR Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat dan berkat- Nya, maka tugas akhir dengan judul Sistem Data Logger Peralatan Elektronik Berbasis Android dapat diselesaikan dengan baik adanya. Selama menulis tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa ada begitu banyak pihak yang dengan cara mereka masing-masing telah memberikan bantuan, hingga tugas akhir ini selesai. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma. 2. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma. 3. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T., selaku Dosen Pembimbing tugas akhir yang dengan kesabaran membimbing, mengarahkan, memberi wawasan, serta memberi saran dan kritik yang membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Ibu Ir. Theresia Prima Ari Setiyani, M.T., dan Bapak Ir. Tjendro, M.Kom., selaku dosen penguji. 5. Semua dosen dan laboran yang selama masa perkuliahan telah memberikan pengetahuan. 6. Apak Silvanus Budang dan Umak Donata yang aku kasihi, serta kakak-kakak dan adik ku yang selalu memberikan dukungan secara rohani dan jasmani kepada saya. 7. Keluarga besar dari Yohanes Lansang (Alm.), yang telah memberikan masukanmasukan dan warna dalam kehidupan masa kecil ku hingga sekarang ini. 8. Intan, yang selalu memberikan motivasi dan selalu mengingatkan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Teman-teman Teknik Elektro angkatan 2013, atas kebersamaan dan kerjasamanya selama masa perkuliahan. 10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu atas bantuan, bimbingan, kritik, dan saran dalam menyelesaikan tugas akhir ini. x

11 Dengan segala kerendahan hati, penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu dengan hati terbuka penulis mengharapkan adanya kritik dan saran demi perbaikan dan pengembangan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak, terima kasih. Yogyakarta,. Florus Herman Somari xi

12 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN SAMPUL (Bahasa Indonesia) i HALAMAN SAMPUL (Bahasa Inggris)... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAN iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA.. v HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP... vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS... vii INTISARI... viii ABSTRACT. ix KATA PENGANTAR. x DAFTAR ISI xii DAFTAR GAMBAR... xv DAFTAR TABEL xvii BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan dan Manfaat Penelitian Batasan Masalah Metodologi Penelitian BAB II. DASAR TEORI Energi Listrik Sensor Arus ACS Sensor Tegangan ZMPT101B Arduino UNO R Spesifikasi Board Arduino UNO Pemrograman Arduino IDE Komunikasi Serial Arduino NodeMCU Log Data Kartu Memori Real Time Clock (RTC) Liquid Cell Display (LCD) WiFi ESP Spesifikasi ESP Memori ESP Konfigurasi Pin WiFi ESP8266EX Protokol IEEE b/g/n Android Sudio untuk Membuat Aplikasi Android xii

13 BAB III. RANCANGAN PENELITIAN Konsep Dasar Perancangan Hardware dan Software Data Logger Sensor Arus Sensor Tegangan Arduino UNO NodeMCU LCD Perancangan Software Aplikasi Android Perancangan Format Paket Data dan Kartu Memori Perancangan Koneksi WiFi Diagram Alir Sistem Diagram Alir Subrutin Pengolahan Data Arus dan Tegangan Pengolahan Data Energi Diagram Alir Subrutin Penyimpanan Data Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data 36 A. Diagram Alir Subrutin di Sisi Pengirim B. Diagram Alir Subrutin di Sisi Penerima Perancangan Box Perangkat Keras.. 37 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengujian Sensor Multiplexer (CD4066BCN dan HD74LS04P) Sensor Tegangan Sensor Arus Pengujian Data Logger RTC DS LCD 16x Penyimpanan Data Logger WiFi ESP AT Command A. ESP8266 Sebagai Access Point (AP) B. ESP8266 Sebagai Client Konsumsi Arus Aplikasi Android Hasil Pengujian Sistem Keseluruhan Pengujian Penyimpanan Data Logger Pengujian Pengiriman Data 62 A. Jarak Koneksi B. Pengiriman Data ke Aplikasi Android.. 63 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA.. 68 xiii

14 LAMPIRAN. 70 LAMPIRAN I. Manual Book (Langkah Penggunaan) Perangkat.. 70 LAMPIRAN II. AT Command ESP8266 Seri 01 dengan Arduino UNO.. 71 LAMPIRAN III. ESP8266 Sebagai Client dalam Mengirim Data ke Web Browser.. 77 LAMPIRAN IV. ESP8266 Sebagai Access Point dalam Mengirim Data ke Web Browser 83 LAMPIRAN V. NodeMCU ESP8266MOD Sistem Data Logger. 87 LAMPIRAN VI. Aplikasi Android Sistem Data Logger LAMPIRAN VII. Data Pengujian LAMPIRAN VIII. Data Logger LAMPIRAN IX. Dokumentasi Perangkat. 119 xiv

15 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1. Blok Diagram Perancangan.. 4 Gambar 2.1. Rangkaian Sensor Arus ACS Gambar 2.2. Sensor Tegangan ZMPT101B... 8 Gambar 2.3. Papan Sistem Minimum Mikrokontroler Arduino UNO R3. 9 Gambar 2.4. Pin Mapping ATmega Gambar 2.5. Tampilan Software IDE Arduino Versi Gambar 2.6. Format Frame Komunikasi UART Gambar 2.7. Board NodeMCU.. 15 Gambar 2.8. Standar Penomoran Terminal SD Card. 16 Gambar 2.9. Modul Micro SD Card.. 17 Gambar Rangkaian RTC DS Gambar Rangkaian LCD Karakter 16x Gambar Blok Diagram ESP Gambar Board Modul WiFi ESP8266 Seri Gambar Penempatan Pin-Pin ESP8266EX Gambar Jendela Utama Android Studio dan Bagiannya Gambar 3.1. Blok Diagram Perancangan Secara Keseluruhan. 26 Gambar 3.2. Bentuk Fisik Sensor Arus ACS Gambar 3.3. Bentuk Fisik Sensor Tegangan ZMPT101B. 28 Gambar 3.4. Tampilan Arduino UNO dengan Eagle. 29 Gambar 3.5. Bentuk Fisik NodeMCU Gambar 3.6. Bentuk Fisik I2C Module.. 30 Gambar 3.7. Bentuk Fisik Modul LCD 16x2. 31 Gambar 3.8. Layout Aplikasi Android Sistem Data Logger.. 31 Gambar 3.9. Wiring Pin Antara Arduino dan ESP Gambar Diagram Alir Utama Sistem Data Logger Berbasis Android.. 34 Gambar Diagram Alir Subrutin Pengolahan Data Arus dan Tegangan. 35 Gambar Diagram Alir Subrutin Pengolahan Data Energi. 35 Gambar Diagram Alir Subrutin Penyimpanan Data.. 36 Gambar Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data di Sisi Pengirim.. 36 Gambar Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data di Sisi Penerima.. 37 Gambar Prototipe Beban 5 Lampu (60 Watt) dengan Variabel Tegangan AC 0~240 Volt.. 37 Gambar Perancangan Perangkat Keras Sistem Data Logger 38 Gambar 3.17.(a). Tampak Kanan.. 38 Gambar 3.17.(b). Tampak Kiri.. 38 Gambar 4.1. Rangkaian Multiplexer untuk Sensor Arus dan Tegangan. 40 Gambar 4.2. Pinmode NodeMCU. 40 Gambar 4.3. Loop Kondisi Pin D0 NodeMCU.. 41 Gambar 4.4. Sketch Arduino IDE untuk Pensamplingan Tegangan.. 41 Gambar 4.5. Grafik Nilai Urms Terhadap Vrms 43 Gambar 4.6. Sketch Arduino IDE untuk Pensamplingan Arus.. 44 xv

16 Gambar 4.7. Prototipe Rangkaian Beban Listrik 5 Lampu Pijar (60 Watt) 45 Gambar 4.8. Sketch Program Arduino IDE untuk RTC DS Gambar 4.8.(a). Bagian Header. 46 Gambar 4.8.(b). Bagian Inisialisasi Gambar 4.9. Loop RTC pada Arduino IDE Gambar Hasil Tampilan RTC DS3231 pada Serial Monitor Arduino IDE.. 47 Gambar Sketch Program Arduino IDE untuk LCD Gambar Looping Print Karakter pada LCD.. 48 Gambar Tampilan LCD 16x Gambar Sketch Arduino IDE untuk Micro SD Card. 49 Gambar Void loop ( ) dari Micro SD Card 49 Gambar Hasil Tampilan Micro SD Card dalam Ekstensi.csv.. 50 Gambar Wiring ESP8266 Seri 01 dengan Arduino UNO.. 51 Gambar Wiring ESP8266 dengan Arduino UNO Serta Dua Masukan Sensor.. 52 Gambar Sketch Program Arduio IDE ESP8266 Seri Gambar Setup Perintah AT Command ESP Gambar Sketch Program Arduino IDE untuk Rutin Jika Ada Refresh Web dengan Alamat Gambar Respon ESP8266 pada Serial Monitor 53 Gambar Respon pada Serial Monitor Saat Akses Web Gambar Hasil Pengiriman Data Sensor pada Web Browser Gambar Pengaturan ESP Gambar Tethering Smartphone Sebagai Access Point.. 55 Gambar Respon pada Serial Monitor 56 Gambar Respon pada Serial Monitor Setelah Refresh Web Browser.. 56 Gambar Hasil Tampilan Pengiriman Data pada Web Browser. 56 Gambar Konsumsi Arus ESP8266 Berdasarkan Datasheet Gambar Aplikasi Android Gambar Sketch Android untuk Koneksi ke Internet.. 58 Gambar Perangkat Keras Sistem Data Logger. 60 Gambar 4.33.(a). Perangkat Tampak Kanan.. 60 Gambar 4.33.(b). Perangkat Tampak Kiri. 60 Gambar Pengukuran Arus dan Tegangan Tiap 1 Detik Gambar Grafik Penggunaan Energi Versus Waktu.. 62 Gambar Kekuatan Sinyal ESP8266 Terhadap Jarak. 63 Gambar Sketch Program Arduino IDE untuk Pengiriman Data ke Aplikasi Android.. 63 Gambar Hasil Pengiriman Data ke Aplikasi Android.. 64 Gambar Ilustrasi Pengujian Pengiriman Data xvi

17 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Keterangan Terminal Sensor Arus ACS Tabel 2.2. Keterangan Bagian Arduino UNO R Tabel 2.3. Spesifikasi Arduino UNO. 11 Tabel 2.4. Deskripsi Pin SPI pada Arduino UNO.. 14 Tabel 2.5. Keterangan Bagian NodeMCU. 15 Tabel 2.6. Keterangan Terminal Kartu SD 16 Tabel 2.7. Konfigurasi Pin LCD 16x Tabel 2.8. Keterangan Bagian Modul WiFi ESP8266 Seri Tabel 2.9. Spesifikasi ESP8266EX Tabel Keterangan Pin-Pin ESP8266EX 22 Tabel 3.1. Pembagian Pin pada Arduino UNO dalam Penelitian.. 29 Tabel 3.2. Pembagian Pin-Pin NodeMCU. 30 Tabel 3.3. Format Paket Data Pewaktuan.. 32 Tabel 3.4. Format Paket Data Pengukuran. 32 Tabel 3.5. Keterangan Gambar Perangkat Keras Sistem Data Logger.. 38 Tabel 4.1. Nilai Sensor Tegangan dan Perolehan Persamaan 42 Tabel 4.2. Pengukuran Sensor Arus pada 5 Lampu 60 Watt Saat Tegangan 200 Volt Tabel 4.3. Konsumsi Arus ESP Tabel 4.4. Pengujian Pengiriman Data Secara Autorefresh pada Aplikasi Android 59 Tabel 4.5. Hasil Penyimpanan Data Logger.. 61 Tabel 4.6. Kekuatan Sinyal AP (ESP8266) Terhadap Jarak.. 62 Tabel 4.7. Hasil Pengiriman Data ke Aplikasi Android. 64 Tabel 4.8. Status Koneksi Antara Access Point dengan Client.. 65 xvii

18 1.1. Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN Sebagai masyarakat yang hidup di zaman modern dalam era teknologi sekarang, hendaknya dapat menghitung pemakaian energi listrik secara cerdas. Dapat memprediksi seberapa besar pemakaian energi listrik di masa yang akan datang dengan cara membandingkan pemakaian energi listrik yang telah digunakan pada waktu yang lalu dengan pemakaian energi listrik di waktu sekarang. Mengetahui seberapa besar pemakaian energi listrik pada peralatan elektronik di rumah adalah salah satu sikap peduli yang sangat sederhana terhadap pemakaian energi listrik. Kepedulian terhadap pemakaian energi listrik dari sekarang dapat menghemat energi listrik hari ini dan di masa yang akan datang. Sebagai contoh kecil dalam menghemat energi listrik adalah mematikan peralatan elektronik yang tidak digunakan. Kepedulian untuk mengetahui seberapa besar pemakaian energi listrik pada peralatan elektronik di rumah masih belum sepenuhnya dilaksanakan. Diperlukan suatu sistem untuk membantu manusia dalam mengetahui seberapa besar pemakaian energi listrik di rumah dalam sebuah aplikasi sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android. Sebuah konektivitas WiFi berfungsi untuk menghubungkan Android dengan subsistem data logger. Koneksi WiFi ini menggunakan modul WiFi ESP8266. Perintah dari aplikasi di android akan diterima subsistem data logger melalui ESP8266 dan subsistem data logger akan mengirim data yang diminta aplikasi Android. Komunikasi akan terjadi apabila subsistem data logger terkoneksi dengan aplikasi Android melalui ESP8266. Proses pengiriman data dilakukan secara real time, dimana data dari hasil baca sensor tegangan dan sensor arus akan dikirm ke aplikasi Android. Penerapan sistem data logger sudah pernah diteliti oleh Luluk Arianto dalam Sistem Data Logger Kincir Angin Propeler Berbahan Kayu [1]. Dalam penelitian tersebut, data ditampilkan pada sebuah modul LCD dengan karakter 16x2 dan tersimpan pula dalam sebuah kartu memori sehingga dapat diakses pada waktu tertentu dengan menggunakan perangkat komputer. Dari penelitian tersebut [1], penulis terdorong untuk mencoba menerapkannya dalam penelitian ini, yaitu pada Sistem Data Logger Peralatan Elektronik berbasis Android. Data yang didapat dari sensor arus dan sensor tegangan diproses dalam 1

19 2 Arduino UNO/NodeMCU dan disimpan sebagai data logger dalam sebuah kartu memori (micro SD Card). Di samping data logger peralatan elektronik yang disimpan dalam kartu memori, data sensor tegangan dan sensor arus dari peralatan elektronik yang diukur akan ditampilkan pada modul LCD karakter 16x2 serta dikirim menggunakan modul WiFi ESP8266 pada aplikasi Android di smartphone Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan perangkat sistem data logger dari pemantau seberapa besar energi yang digunakan dan durasi waktu menyala peralatan elektronik. Sistem data logger tersebut ditunjang oleh Arduino UNO/NodeMCU, modul RTC (Real Time Clock) DS3231, slot memori penyimpanan data (micro SD module adapter), modul I2C untuk penampil karakter pada modul LCD 16x2. Data kemudian dikirim menggunakan modul WiFi ESP8266 untuk ditampilkan pada aplikasi Android, jika ada perintah dari aplikasi. Data logger akan disimpan pada kartu memori (micro SD Card) pada subsistem data logger dengan ekstensi.csv. Manfaat penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar energi listrik dan durasi menyala peralatan elektronik yang diukur pada hari tertentu. Caranya adalah dengan deteksi arus (current sensing), on atau off, deteksi tegangan (voltage sensing), mengolah data (data processing), menyimpan log data (data logger), dan mengirim data menggunakan modul WiFi ESP8266 (sending), kemudian data tersebut diterima oleh smartphone berbasis Android dengan koneksi WiFi Batasan Masalah Batasan masalah diperlukan supaya penelitian ini bisa mengarah pada tujuan dan menghindari munculnya permasalah yang kompleks. Batasan masalahnya adalah: 1. Menggunakan Arduino UNO/NodeMCU sebagai pengolah data. Arduino UNO ini menggunakan Integrated Circuit (IC) ATmega328 dan NodeMCU terintegrasi dengan modul WiFi ESP8266MOD serta LCD karakter 16x2 digunakan sebagai penampil data pada bagian subsistem data logger peralatan elektronik yang diukur. 2. Menggunakan sensor ACS712 20A sebagai deteksi arus dengan sensitivitas 100 mv/a [2], dengan range arus yang diukur dari 0A sampai dengan 2A AC. Serta menggunakan sensor ZMPT101B sebagai sensor tegangan AC dengan range tegangan yang diukur dari 20 sampai dengan 240 Volt.

20 3 3. Peralatan elektronik yang digunakan sebagai objek penelitian adalah 5 lampu pijar 60 Watt/220 Volt. 4. Menggunakan modul RTC DS3231 sebagai IC Real Time Clock (RTC) untuk menghitung pewaktuan, serta micro SD module adapter untuk penyimpanan data peralatan elektronik yang diukur. 5. Menggunakan modul WiFi ESP8266 sebagai pengirim data ke Android. 6. Menggunakan smartphone berbasis Android sebagai penampil data peralatan elektronik yang diukur. 7. Data yang disimpan dalam kartu memori berupa data Tanggal, Jam, Arus, Tegangan, Durasi menyala, Energi, serta disimpan dalam ekstensi.csv pada kartu memori. 8. Data yang ditampilkan dalam aplikasi Android berupa data sensor tegangan dan sensor arus. 9. Akurasi data dilakukan dengan perbandingan antara hasil data sensor arus dan sensor tegangan dengan hasil pembacaan atat ukur yang terstandarisasi (multimeter) Metodologi Penelitian Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai, metode-metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah: 1. Studi literatur, yaitu dengan cara mendapatkan data dengan membaca buku-buku, jurnal-jurnal, dan sumber internet yang terpercaya yang berkaitan dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini. 2. Eksperimen, yaitu dengan langsung melakukan beberapa praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam tugas akhir ini. 3. Perancangan subsistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan serta untuk memperoleh akurasi yang baik. Pada Gambar 1.1. menunjukan gambar blok diagram sistem yang akan dirancang. 4. Pembuatan subsistem hardware. Berdasarkan Gambar 1.1. sensor arus dan sensor tegangan akan membaca arus dan tegangan saat pearlatan elektronik dalam keadaan menyala untuk kemudian diolah oleh mikrokontroler dan disimpan dalam kartu memori. Modul WiFi ESP8266 digunakan untuk mengirim data pada tampilan aplikasi Android.

21 4 Kartu Memori dan RTC Sensor Tegangan dan Arus Arduino UNO / NodeMCU ESP8266 Android LCD Gambar 1.1. Blok Diagram Perancangan 5. Proses pengambilan data. Pengambilan data dilakukan setelah alat sistem data logger peralatan elektronik ini jadi yaitu dari saat menyimpan data pada data logger dan mengirim data pada aplikasi Android, dan juga pengambilan data berdasarkan kedua sensor, arus dan tegangan. Pengkalibrasian alat dengan cara membandingkan hasil dari alat ini dengan alat ukur standar (multimeter). 6. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisis dilakukan dengan mengecek perform alat (apakah kartu memori sudah bisa menyimpan data secara benar dan apakah aplikasi android sudah bisa menerima data). Penyimpulan data dapat dilakukan setelah melakukan analisis.

22 BAB II DASAR TEORI 2.1. Energi Listrik Dalam alat ukur amperemeter atau voltmeter, yang diukur dari sebuah beban adalah nilai efektifnya. Misalnya, tegangan yang tersedia pada stop kontak rumah terukur 211 Volt. Nilai 211 Volt ini jelas bukan merujuk ke tegangan sesaat, karena tegangan sesaat tidak bernilai konstan. Nilai 211 Volt juga bukan merupakan amplitudo gelombang tegangan. Nilai 211 Volt tidak pula dikatakan nilai rata-rata, karena nilai rata-rata gelombang sinus adalah nol. Nilai 211 Volt dapat dikatakan sebagai magnitudo rata-rata untuk setengah siklus positif, atau negatif dari gelombang tegangan. Tegangan efektif dapat dikatakan untuk menyatakan 211 Volt ini. Nilai efektif adalah ukuran yang menyatakan seberapa efektifnya sebuah sumber tegangan memberikan daya ke sebuah beban resistif. Nilai efektif diperoleh dengan pertama-tama mengambil kuadrat dari fungsi waktu, kemudian menghitung nilai rata-rata dari fungsi yang telah dikuadratkan ini untuk satu periode, dan akhirnya mengambil akar kuadrat dari nilai rata-rata fungsi terkuadratkan. Dalam bahasa yang lebih pendek, proses penghitungan sebuah nilai efektif mengharuskan kita mengambil akar (root) dari nilai rata-rata (mean) dari sebuah nilai kuadrat (square). Oleh sebab itu, nilai efektif seringkali disebut juga sebagai nilai root-mean-square (rms) [3]. Fungsi periodik terpenting di dalam analisis rangkaian listrik adalah gelombang sinusoidal. Bila diasumsikan sebuah arus sinusoid ditunjukan pada persamaan (2.1) i(t) = I m cos(ωt + ) (2.1) yang memiliki periode T = 2π ω (2.2) dan kemudian masukan persamaan arus ini kedalam persamaan berikut, untuk mendapatkan nilai efektif arus ditunjukan pada persamaan (2.3) I eff = 1 T T I m 2 cos 2 (ωt + )dt 0 (2.3) 5

23 6 2π/ω = I m ω 2π [ cos(2ωt + ) ] dt 2 0 = I m ω 4π [t] 2π/ω 0 untuk tegangan efektif = I m 2 (2.4) V eff = V m 2 Dari persamaan di atas, maka dapat dicari nilai daya, lebih tepatnya daya semu. Apabila tegangan yang diberikan dan arus tanggapan yang dihasilkan adalah besaranbesaran DC, maka daya rata-rata yang dipasok ke rangkaian dapat diketahui sebagai sekadar hasil perkalian antara nilai arus dan tegangan ini. Dengan menerapkan teknik DC ini ke rangkaian sama dengan nilai efektif tegangan dikalikan dengan nilai efektif arus. Hasil kali antara nilai-nilai efektif tegangan dan arus ini didefinisikan sebagai daya semu (apparent power) ditunjukan pada persamaan (2.6) [3]. P = V eff I eff cos(θ ) Daya semu dapat dihitung dengan persamaan (2.7) S = V eff I eff P = S ; hanya untuk beban beban yang murni resistif [3] (2.5) (2.6) (2.7) Efisiensi proses pemindahan daya listrik terkait langsung dengan biaya energi listrik, yang pada gilirannya menjelma menjadi biaya yang harus dibayar oleh konsumen. Energi listrik ini secara matematis dapat dihitung dengan persamaan (2.8) W = P. t (2.8) dimana: W = energi listrik (j) P = daya (Watt) t = selang waktu (s) 2.2. Sensor Arus ACS712 Sensor yang digunakan dalam mendeteksi arus peralatan elektronik dalam penelitian ini menggunakan sensor arus ACS712. Sensor ini dapat mendeteksi baik itu arus bolak balik

24 7 (arus AC) dan arus searah (arus DC). ACS712 adalah sensor arus yang bekerja dengan konsep hall effect. Konsep hall effect bekerja dengan mendeteksi adanya perubahan medan magnet yang terjadi dikarenakan perpindahan muatan elektron pada suatu penghantar. Pada Gambar 2.1. menunjukan rangkaian sensor arus ACS712, dengan pin-pin sensor arus ini dapat dilihat pada Tabel 2.1. Gambar 2.1. Rangkaian Sensor Arus ACS712 [2] Sensor arus ACS712 bekerja pada tegangan catu tipikal VCC +5 Volt. Memiliki sensitivitas sebesar 100 mv/a, dengan kemampuan pengukuran arus sebesar -20 A s.d. +20 A. Setiap kenaikan arus 1 A maka keluaran sensor arus ACS712 20A bertambah sebesar 100 mv [2]. Tabel 2.1. Keterangan Terminal Sensor Arus ACS712 [2] No Nama Fungsi 1 dan 2 IP+ Terminal untuk arus yang akan diukur; internal satu 3 dan 4 IP- Terminal untuk arus yang akan diukur; internal satu 5 GND Terminal ground 6 FILTER Terminal untuk kapasitor eksternal pengaturan bandwidth 7 VIOUT Terminal sinyal output analog 8 VCC Terminal catu daya 2.3. Sensor Tegangan ZMPT101B Sensor tegangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sensor tegangan ZMPT101B. Didalam sensor tegangan ZMPT101B ini sudah terdapat micro voltage transformer dan memiliki kelebihan dalam pengukuran yang akurat dan bentuk fisik yang berukuran kecil. Pada Gambar 2.2. menunjukan rangkaian sensor tegangan ZMPT101B dimana U1 tegangan yang diukur dan U2 adalah keluaran dari sensor.

25 8 Gambar 2.2. Sensor Tegangan ZMPT101B [4] [5] Sensor ini dapat digunakan untuk mengukur tegangan AC dengan maksimum tegangan 1000 VAC. Prinsip kerja dari sensor ini adalah dengan cara mengambil satu kali pensamplingan, yaitu [4]: - Untuk bipolar (satu kali looping pensamplingan dilakukan dengan membaca nilai kedua kutub tegangan AC), kutub negatif (-) dan kutub positif (+), dengan persamaan: U max = peak voltage - Untuk unipolar (satu kali looping pensamplingan dilakukan dengan membaca satu 2 kutub tegangan AC), kutup positif (+), dengan persamaan: U max = peak voltage 2 2 Dimana Umax adalah nilai tegangan maksimum yang akan terukur pada mikrokontroler dengan asumsi untuk nilai tegangan referensi 5 Volt dan 0~3,3 Volt, sebagai berikut [4]. - Untuk tegangan referensi 5 Volt, tegangan maksimum pada transformer: U max = 5 Volt 2 = 3,52 Volt - Untuk tegangan referensi 0~3,3 Volt, tegangan maksimum pada transformer: 3,3 Volt U max = = 1,16 Volt 2 2 (2.9) (2.10) (2.11) (2.12) 2.4. Arduino UNO R3 Arduino adalah sebuah board mikrokontroler yang bersifat open source, dimana desain skematik dan PCB bersifat open source, sehingga dapat digunakan maupun melakukan modifikasi [6]. Board Arduino menggunakan Chip/Integrated Circuit (IC) mikrokontroler Atmel AVR, misalnya Arduino UNO menggunakan IC ATmega328, Arduino MEGA menggunakan IC Atmega2560, Arduino LILYPAD menggunakan IC Atmega168, Arduino NANO menggunakan IC Atmega168 atau bisa juga menggunakan IC

26 9 Atmega328. Nama Arduino tidak hanya dipakai sebagai penamaan board rangkaiannya saja, tetapi juga digunakan untuk menamai software dan bahasa pemrogramannya. Software untuk membuat, mengkompilasi, dan meng-upload program Arduino yaitu Arduino IDE atau disebut juga Arduino software yang juga bersifat open source. Program mikrokontroler yang digunakan memiliki kemiripan syntax dengan bahasa pemrograman C. Karena bersifat open source (terbuka bagi siapa saja), maka skema software Arduino dapat diunduh oleh siapa saja untuk digunakan dan dikembangkan. Kelebihan-kelebihan dari board arduino diantaranya adalah [1] [6]: 1. Tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya memiliki bootloader yang akan menangani program yang di-upload dari komputer. 2. Bahasa pemrogramannya relatif mudah (memiliki kemiripan syntax dengan bahasa pemrograman C), dan software arduino mudah dioperasikan karena berbentuk Graphical User Interface (GUI), Integrated Development Environment (IDE), memiliki library yang cukup lengkap serta gratis dan open source. 3. Komunikasi serial dan komunikasi untuk upload program menggunakan jalur yang sama, yaitu melalui jalur USB. 4. Integrated Development Environment (IDE) arduino merupakan multiplatform yang dapat dijalankan diberbagai sistem Operating System (OS), seperti Windows, Macintosh, dan Linux. 5. Memiliki begitu banyak pengguna dan komunitas di internet yang dapat membantu setiap kesulitan dalam pengoperasian arduino baik hardware maupun software. Gambar 2.3. menunjukan bentuk fisik Arduino UNO bersama dengan bagian-bagian beserta pin yang ada pada board Arduino UNO. Penjelasan bagian-bagian Arduino dapat dilihat pada Tabel 2.2. Gambar 2.3. Papan Sistem Minimum Mikrokontroler Arduino UNO R3

27 10 Tabel 2.2. Keterangan Bagian Arduino UNO R3 No Keterangan 1 Pin SCL 2 Pin SDA 3 Referensi tegangan analog 4 Pin ground digital 5 I/O analog dan digital pin 2-13, pin PWM (3,5,6,9,10, dan 11) 6 Keluaran serial (Tx) pin 1 7 Masukan serial (Rx) pin 0 8 Tombol reset 9 Masukan USB 10 Pin ICSP 11 Chip mikrokontroler ATmega Catu daya eksternal (power jack) 13 Adaptasi tegangan pada papan shield 14 Pin reset 15 Pin 3,3 V 16 Pin 5 V 17 Pin ground 18 Tegangan masukan 19 Masukan analog (A0-A5) Spesifikasi Board Arduino UNO Arduino UNO adalah board mikrokontroler berbasis pada ATmega328. Arduino UNO memiliki 14 pin input/output digital (diantaranya 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), memiliki 6 input analog, dengan 16 MHz crystal oscillator, sebuah koneksi USB, power jack, soket In-Circuit System Programming (ICSP header), dan tombol reset. Spesifikasi Arduino UNO dapat dilihat pada Tabel 2.3. Papan Arduino UNO berbasis mikrokontroler ATmega328 keluarga AVR. Mikrokontroler ini merupakan bagian utama dalam board Arduino UNO, sehingga pengguna dapat menerapkan program kontrol untuk menjalankan perintah masukan dan keluaran board Arduino UNO. Pengguna juga dapat menggantikan mikrokontroler ATmega328 dengan mikrokontroler ATmega8/ATmega168 sesuai dengan kebutuhan pengguna. Pin mapping ATmega328 dapat dilihat pada Gambar 2.4.

28 11 Tabel 2.3. Spesifikasi Arduino UNO [7] Mikrokontroler ATmega328 Tegangan kerja 5 Volt Tegangan input 7-12 V (direkomendasikan) Tegangan input (batas) 6-20 V Pin digital I/O 14 (6 diantaranya output PWM) Pin digital I/O PWM 6 Pin input analog 6 Arus DC setiap pin I/O 20 Ma Arus DC untuk pin 3,3 V 50 Ma Flash memory 32 KB (ATmega328) 0,5 KB digunakan untuk bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1 KB (ATmega328) Clock speed 16 MHz LED_BUILTIN 13 Panjang 68,6 mm Lebar 53,4 mm Berat 25 g Gambar 2.4. Pin Mapping ATmega328 [7] Pemrograman Arduino IDE Lingkungan pemrograman Arduino disebut Integrated Environment Development (IDE). Software IDE Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open source, diturunkan dari platform wiring. Dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang, khususnya pengguna yang baru belajar mikrokontroler dengan software development. Hardware-nya menggunakan processor Atmel AVR dan software-nya memiliki bahasa pemrograman C++ yang sederhana dan fungsi-fungsinya yang lengkap, sehingga Arduino mudah dipelajari oleh pemula [6].

29 12 Software IDE Arduino dilengkapi dengan library C/C++, membuat operasi input/output jauh lebih mudah dipahami. Pengguna hanya perlu mendefinisikan dua fungsi untuk membuat program dapat dijalankan ketika dieksekusi pada board Arduino UNO. Fungsi tersebut, yaitu [1] [6]: 1. Setup( ), fungsi berjalan satu kali pada awal dari sebuah program yang dapat menginisialisasi masukan dan keluaran pada board Arduino UNO. 2. Loop( ), fungsi yang dieksekusi berulangkali sampai board Arduino UNO dalam kondisi di non-aktifkan. Tampilan awal software IDE Arduino versi ketika pertama kali dibuka dapat dilihat pada Gambar 2.5. Gambar 2.5. Tampilan Software IDE Arduino Versi Komunikasi Serial Arduino Komunikasi serial pada Arduino UNO pada dasarnya terletak pada pin serial 0 (Rx) dan pin serial 1(Tx) pada board Arduino UNO. Komunikasi yang disediakan adalah Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) TTL (5 Volt). Board Arduino UNO dilengkapi dengan mikrokontroler ATmega16U2 yang memungkinkan komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai COM Port Virtual (pada komputer), sehingga board Arduino UNO dapat berinteraksi dengan perangkat komputer. Firmware ATmega16U2 tidak membutuhkan driver eksternal karena menggunakan driver standar USB COM. Fitur yang tersedia pada IDE Arduino berupa serial monitor memungkinkan data tekstual sederhana dikirim dari dan ke board Arduino UNO. Mikrokontroler ATmega328P pada

30 13 board Arduino UNO mendukung 12C Two Wire Interface (TWI) menggunakan berkas library Wire dan komunikasi Serial Pheripheral Interface (SPI) menggunakan berkas library SPI [7]. Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) adalah metode komunikasi serial yang sederhana dalam rangkaian embedded. Komunikasi UART dalam mode fullduplex menggunakan satu pin Tx dan satu pin Rx. Half-duplex menggunakan satu pin bersama untuk Tx dan Rx (biasa disebut single-wire UART atau 1-Wire Comm). Format frame-nya dapat dilihat pada Gambar 2.6. Gambar 2.6. Format Frame Komunikasi UART [8] Keterangan: St : Bit start (selalu low) (n) : Data bit (0 sampai 8) P : Bit parity (ganjil atau genap) Sp : Bit stop (selalu high) IDLE : Tidak ada transfer pada jalur komunikasi (RxD dan TxD), kondisi IDLE selalu high SPI adalah salah satu protokol komunikasi sinkron serial yang popular dalam rangkaian embedded. Komunikasi SPI melibatkan 1 atau lebih master dan satu atau lebih slave yang menggunakan 1 bus bersama. Full-duplex atau 4-wire SPI menggunakan 2 jalur data, jalur clock bersama, dan 1 jalur slave select. Half-duplex atau 3-wire SPI menggunakan 1 jalur data bersama. Pada Arduino protokol komunikasi SPI pada pin 10, 11, 12, dan 13. Deskripsi pin SPI pada Arduino UNO dapat dilihat pada Tabel 2.4.

31 14 Tabel 2.4. Deskripsi Pin SPI pada Arduino UNO Pin Deskripsi 10 (SS) Slave Select, ini digunakan untuk memilih slave mana yang akan diajak berkomunikasi oleh master (dengan asumsi lebih dari 1 slave). Slave akan menerima data jika pin SS aktif low. 11 (MOSI) Master Out, Slave In, ini adalah sinyal output dari master yang merupakan shift register menuju input slave. 12 (MISO) Master In, Slave Out, ini adalah input dari master untuk menerima data shift register dari slave menuju master. 13 Serial Clock, ini adalah clock yang dihasilkan master menandakan (SCK/SCLK) komunikasi SPI dan untuk melakukan shifting terhadap shift register dari kedua device NodeMCU NodeMCU adalah board modul WiFi ESP8266MOD yang terintegrasi dengan mikrokontroler. Sama halnya dengan board Arduino, NodeMCU juga bersifat open source IoT platform. Untuk membuat, mengkompilasi, dan meng-upload program pada NodeMCU dapat digunakan software Arduino IDE dan LUA. Dengan menggunakan Arduino IDE, maka dibutuhkan library board NodeMCU 1.0 (ESP-12E Module) supaya saat meng-upload program ke dalam NodeMCU dapat dilakukan. Untuk berkas library dibutuhkan header ESP8266WiFi.h. Pada NodeMCU terdapat modul WiFi ESP8266MOD dan dilengkapi IC CP2102, yaitu IC interface USB to UART yang digunakan untuk proses uploading program dari Arduino IDE ke NodeMCU. Kapasitas memori untuk pemrograman mencapai 1MB atau byte, yang menjadikan NodeMCU unggul dibandingkan dengan Arduino UNO yang hanya memiliki 32 KB atau sekitar byte [9]. Pada Gambar 2.7. ditampilkan bentuk fisik, bersama dengan bagian-bagian pin yang ada pada board NodeMCU. Penjelasan bagian-bagian NodeMCU dapat dilihat pada Tabel 2.5. NodeMCU menggunakan modul WiFi ESP8266MOD, dimana modul ini dapat digunakan sebagai client atau Access Point (AP) dalam membangun sebuah sistem kontrol maupun monitoring.

32 15 Gambar 2.7. Board NodeMCU No Keterangan 1 GPIO16, USER, WAKE 2 GPIO5 3 GPIO4 4 GPIO0, FLASH 5 GPIO2, TXD1 6 3,3 Volt 7 GND 8 GPIO14, HSCLK 9 GPIO12, HMISO 10 GPIO13, RXD2, HMOSI 11 GPIO15, TXD2, HCS 12 GPIO3, RXD0 13 GPIO1, TXD0 14 GND 15 3,3 Volt 16 Vin 5 Volt 17 GND 18 RST Tabel 2.5. Keterangan Bagian NodeMCU No Keterangan 19 EN 20 3,3 Volt 21 GND 22 SCLK, SDCLK 23 MISO, SDD0 24 CS, SDCMD 25 MOSI, SDD1 26 GPIO9, SDD2 27 GPIO10, SDD3 28 RESERVED 29 RESERVED 30 ADC0, TOUT 31 ESP8266MOD 32 Reset 33 Masukan USB 34 CP Push Button Flash

33 Log Data Data Logger adalah suatu perangkat khusus yang mampu menyimpan data dalam jangka waktu tertentu. Data yang disimpan memiliki jumlah karakter tertentu untuk disimpan dalam media penyimpanan seperti pada kartu memori. Proses penyimpanan data ini biasa disebut data logging. Data yang disimpan dapat dari berbagai masukan, yang kemudian data masukan tersebut diperlukan dalam sebuah penelitian. Dalam merekam data ini, data logger memerlukan waktu yang akurat, maka dari itu diperlukan suatu Real Time Clock (RTC), dan format data yang akan disimpan dalam memori, diperlukan juga sebuah memori untuk menyimpan data Kartu Memori Kartu SD adalah kartu memori yang dirancang khusus untuk memenuhi keamanan, kapasitas, kinerja, dan kebutuhan yang erat kaitannya pada peralatan elektronik audio dan video. Kartu SD harus meliputi mekanisme perlindungan konten yang sesuai dengan standar keamanan SDMI dan lebih cepat serta memiliki kapasitas penyimpanan lebih besar [10]. Kartu SD memiliki kecepatan transfer data yang tinggi, dan memerlukan konsumsi daya yang rendah. Kartu SD menyediakan enkripsi konten-konten yang dilindungi untuk memastikan distribusi yang aman. Dalam perkembangannya, kartu SD diproduksi juga dalam ukuran yang lebih kecil seperti Mini SD dan Micro SD. Gambar 2.8. Standar Penomoran Terminal SD Card [10] Tabel 2.6. Keterangan Terminal Kartu SD [10] Pin Nama Tipe Keterangan 1 CD/DAT3 I/O/PP Card Detect/Data Line [Bit 3] 2 CMD I/O/PP Command/Response 3 VSS1 S Supply Voltage Ground 4 VDD S Supply Voltage;Typical 3,3 Volt 5 CLK I Clock 6 VSS2 S Supply Voltage Ground 7 DAT0 I/O/PP Data Line [Bit 0] 8 DAT1 I/O/PP Data Line [Bit 1] 9 DAT2 I/O/PP Data Line [Bit 2]

34 17 Kartu SD dapat bekerja dengan menggunakan catu daya tegangan sebesar 2,7 Volt hingga 3,6 Volt. Pada Gambar 2.8. menunjukan standar penomoran terminal dan bentuk kartu SD serta keterangan terminal kartu SD dapat dilihat pada Tabel 2.6. Pada Gambar 2.9. ditunjukan gambar rangkaian modul micro SD Card yang digunakan untuk penyimpanan data pada penelitian ini. Gambar 2.9. Modul Micro SD Card [11] Real Time Clock (RTC) IC DS3231 adalah IC Real Time Clock (RTC) yang digunakan untuk menyimpan waktu, khususnya digunakan dalam sistem pencatat data yang memerlukan data waktu yang cukup akurat. IC ini dapat menyimpan data waktu, mulai dari detik, menit, jam, maupun tanggal, bulan, tahun. IC DS3231 bekerja dengan menggunakan komunikasi serial I2C. Semua data yang diterima dari IC DS3231 sudah berupa data Binary Coded Decimal (BCD). Pertukaran data menggunakan antarmuka I2C, untuk memulai pertukaran data, master device harus menginisialisasi keadaan START dan diakhiri dengan keadaan STOP. Gambar Rangkaian RTC DS3231 [12]

35 18 Rangkaian RTC DS3231 dilengkapi dengan catuan dari Lithium Cell CR Volt. Ketika catu daya utama tidak aktif maka RTC DS3231 ini akan secara otomatis akan berpindah ke catu Lithium Cell CR Volt. Rangkaian RTC DS3231 dapat dilihat pada Gambar Liquid Cell Display (LCD) Liquid Cell Display (LCD) merupakan salah satu komponen elektronika yang berfungsi untuk menampilkan data berupa karakter. LCD tipe 16x2 memiliki 2 baris dan masing-masing baris memuat 16 karakter. LCD ini sangat mudah dioperasikan, serta catu tegangan kerja LCD ini membutuhkan 5 Volt. Pada Gambar ditampilkan rangkaian dari LCD 16x2 dan konfigurasi pin-pinnya dapat dilihat pada Tabel 2.7. Gambar Rangkaian LCD Karakter 16x2 Tabel 2.7. Konfigurasi Pin LCD 16x2 [13] No Simbol Level Fungsi 1 Vss -- 0 Volt Power Supply 2 Vdd Volt 3 V0 -- For LCD 4 RS H/L Register Select: H: Data Input, L : Instruction Input 5 R/W H/L H--Read, L Write 6 E H, H-L Enable Signal 7 DB0 H/L Data bus used in 8 bit transfer 8 DB1 H/L 9 DB2 H/L 10 DB3 H/L 11 DB4 H/L Data bus for both 4 and 8 bit transfer 12 DB5 H/L 13 DB6 H/L 14 DB7 H/L 15 BLA -- BLACKLIGHT +5 Volt 16 BLK -- BLACKLIGHT 0 Volt

36 WiFi ESP8266 WiFi ESP8266 merupakan System on Chip (SOC), dengan stack protokol yang terintegrasi, sehingga mudah diakses menggunakan mikrokontroler melalui komunikasi serial b/g/n WiFi Direct (P2P) dengan konektivias antarmuka SPI/SDIO atau I2C/UART. WiFi ESP8266 dapat berfungsi sebagai host maupun sebagai modul transfer data dalam jaringan WiFi. ESP8266 dirancang untuk keperluan mobile, dalam dunia elektronik, dan aplikasi Internet of Things (IoT) dengan arsitektur konsumsi daya yang rendah. Arsitektur hemat daya terutama beroperasi dalam 3 mode, yaitu mode aktif, mode sleep, dan mode deep sleep. Blok diagram ESP8266 dapat dilihat pada Gambar Gambar Blok Diagram ESP8266 [14] ESP8266 memiliki beberapa fitur sebagai berikut [14]: b/g/n 2. Terintegrasi daya rendah 32-bit Multipoint Control Unit (MCU) 3. Terintegrasi 10-bit Analog Digital Convertion (ADC) 4. Terintegrasi stack protokol Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) 5. Terintegrasi TR Switch, balun, LNA, Power Amplifier dan jaringan 6. Terintegrasi PLL, Regulator, dan Pengelola daya terpadu 7. Mendukung berbagai macam antena 8. WiFi 2,4 GHz, Mendukung WPA/WPA2 9. Mendukung mode operasi STA/AP/STA+AP 10. Antarmuka SDIO 2.0, (H)SPI, UART, I2C, I2S, IR Remote Control, PWM, GPIO 11. Temperatur -40 o C sampai dengan 125 o C

37 Spesifikasi ESP8266 ESP8266 adalah modul WiFi yang dapat berdiri sendiri (stand alone) atau dihubungkan dengan mikrokontroler dalam koneksinya. Saat modem-sleep, diperlukan CPU untuk bekerja, sebagaimana dalam PWM atau aplikasi I2S. Berdasarkan standar (seperti U-APSD), CPU menyimpan daya untuk shut down rangkaian modem WiFi sambil mempertahankan koneksi WiFi saat tidak ada data yang dikirim, besarnya 15 ma. Selama light-sleep, CPU dihentikan dalam aplikasi, tanpa transmisi data, rangkaian modem WiFi dapat dimatikan dan CPU ditangguhkan untuk menyimpan daya berdasarkan standar (U-APSD), besarnya 0,9 ma. Deep-sleep tidak memerlukan koneksi WiFi untuk dipertahankan, besarnya arus rata-rata kurang dari 1 Ma [14]. Modul ESP8266 memiliki banyak kelebihan, disamping SoC, modul ini dapat bekerja sebagai mikrokontroler sendiri dalam suatu sistem tanpa perlu mikrokontroler tambahan. Dengan adanya fitur pin GPIO memungkinkan ESP8266 ini dapat mengatur dan mengontrol input dan output secara langsung. Untuk board modul WiFi ESP8266 Seri 01 dapat dilihat pada Gambar di bawah ini dan keterangan bagian-bagian modul pada Tabel 2.8. Untuk spesifikasi modul WiFi ESP8266 dapat dilihat pada Tabel 2.9. Gambar Board Modul WiFi ESP8266 Seri 01 Tabel 2.8. Keterangan Bagian Modul WiFi ESP8266 Seri 01 No Fungsi Keterangan 1 Tx Transmit 2 CH-PD Chip Enable. Selalu logika 1 saat kondisi aktif. 0-Disable; 1-Enable 3 RST Reset Eksternal. 0-Reset; 1-Normal 4 VCC 3,3 Volt 5 GND Ground 6 GPIO2 Harus logika 1 saat boot 7 GPIO0 Harus logika 1 saat boot, 0 untuk flash update 8 Rx Receive 9 ESP8266EX Chip ESP8266EX 10 Antena Transceiver

38 21 Tabel 2.9. Spesifikasi ESP8266EX [14] Kategori Isi Keterangan Parameter WiFi Sertifikat FCC/CE/TELEC/SRRC Protokol WiFi b/g/n Rentang Frekuensi 2,4 GHz-2,5 GHz (2400M-2483,5M) Tx Power b: +20dBm g: +17dBm n: +14 dbm Rx Power b: -91 dbm (11 Mbps) g: -75 dbm (54 Mbps) n: -72 dbm (MCS7) Tipe Antena PCB Trace, Eksternal, IPEX Connector, Chip Keramik Parameter Peripher Bus UART/SDIO/SPI/I2C/I2S/IR Remote Hardware Control GPIO/PWM Tegangan Kerja 3,0 ~ 3,6 Volt Arus Kerja Nilai Rata-rata: 80 ma Rentang Temperatur -40C ~ 125C Rentang Suhu Suhu Normal Ruangan Ukuran 5x5 mm Parameter Software Antarmuka Eksternal Mode WiFi Keamanan Enkripsi Firmware Upgrade Pengenbangan Software Protokol Jaringan Konfigurasi User N/A Station/SoftAP/SoftAP+Station WPA/WPA2 WEP/TKIP/AES UART Download/OTA (Via Network) Mendukung Pengembangan Cloud Server/SDK untuk pengembangan firmware IPv4, TCP/UDP/HTTP/FTP Perintah AT, Cloud Server, Android/Ios App Memori ESP8266 Modul WiFi ESP8266EX telah dilengkapi dengan kontrol memori, seperti SRAM dan ROM. Multipoint Control Unit (MCU) dapat berinteraksi dengan memori melalui antarmuka ibus dan Advanced High Performance Bus (AHB). Semua unit memori dapat berkomunikasi sesuai dengan permintaan yang diterima oleh prosesor berdasarkan urutan waktu. Ruang SRAM yang tersedia sebagai berikut: 1. Ukuran SRAM < 36 kb, ketika ESP8266EX bekerja dalam mode station dan dikoneksikan sebagai router, ruang program oleh user sekitar 36 kb. 2. Tidak ada program ROM pada SoC, sehingga program user harus disimpan dalam flash SPI eksternal.

39 22 Flash SPI eksternal digunakan bersama-sama dengan ESP8266EX untuk menyimpan program user. Secara teoritis, kapasitas memori yang dapat didukung sekitar sampai dengan 16 Mbyte. Disarankan kapasitas flash memori SPI, saat Over-the-air programming (OTA) di non-aktifkan, memori yang dapat didukung adalah 512 kbyte, dan saat OTA diaktifkan memori yang dapat didukung adalah 1 MByte. Beberapa mode SPI dapat didukung, termasuk standar SPI, Dual SPI, DIO SPI, QIO SPI, dan Quad SPI [14] Konfigurasi Pin WiFi ESP8266EX Pada Gambar ditampilkan penempatan pin-pin untuk modul WiFi ESP8266EX. Terdapat 33 pin yang ada pada modul WiFi ESP8266EX. Untuk keterangan pin-pin dapat dilihat pada Tabel Gambar Penempatan Pin-Pin ESP8266EX [14] Tabel Keterangan Pin-Pin ESP8266EX [14] Pin Nama Fungsi Keterangan 1 VDDA P Analog Power 3,0~3,6 Volt 2 LNA I/O Antena RF Interface. Dengan output impedansi 50 ohm, tipe-n 3 VDD3P3 P Amplifier Power 3,0~3,6 Volt 4 VDD3P3 P Amplifier Power 3,0~3,6 Volt 5 VDD_RTC P NC (1.1V) 6 TOUT I Pin ADC 7 CHIP-EN I Chip Enable, High (on), Low (off) 8 XPD_DCDC I/O Mode Deep-Sleep Wakeup, GPIO16 9 MTMS I/O GPIO14, HSPI_CLK 10 MTDI I/O GPIO12, HSPI_MISO 11 VDDPST P Digital/IO Power Supply (1,8~3,3 Volt) 12 MTCK I/O GPIO13, HSPI_MOSI, UART0_CTS 13 MTDO I/O GPIO15, HSPI_CS, UART0_RTS 14 GPIO2 I/O UART Tx selama pemrograman, GPIO2 15 GPIO0 I/O GPIO0, SPI_CS2

40 23 Tabel (Lanjutan) Keterangan Pin-Pin ESP8266EX [14] 16 GPIO4 I/O GPIO4 17 VDDPST P Digital/IO Power Supply (1,8~3,3 Volt) 18 SDIO_DATA_2 I/O Koneksi ke SD_D2 (seri R:200 ohm), SPIHD, HSPIHD, GPIO9 19 SDIO_DATA_3 I/O Koneksi ke SD_D3 (seri R:200 ohm), SPIWP, HSPIWP, GPIO10 20 SDIO_CMD I/O Koneksi ke SD_CMD (seri R:200 ohm), SPI_CS0, GPIO11 21 SDIO_CLK I/O Koneksi ke SD_CLK (seri:200 ohm), SPI_CLK, GPIO6 22 SDIO_DATA_0 I/O Koneksi ke SD_D0 (seri R:200 ohm), SPI_MISO, GPIO7 23 SDIO_DATA_1 I/O Koneksi ke SD_D1 (seri R:200 ohm), SPI_MOSI, GPIO8 24 GPIO5 I/O GPIO5 25 U0RXD I/O UART Rx saat flash program, GPIO3 26 U0TXD I/O UART Tx saat flash program, GPIO1, SPI_CS1 27 XTAL_IN I/O Koneksi ke output kristal osilator 28 XTAL_IN I/O Koneksi ke input kristal osilator 29 VDDD P Analog Power 3,0~3,6 Volt 30 VDDA P Analoga Power 3,0~3,6 Volt 31 RES12K I Koneksi serial dengan resistor 12k ohm, dan konek ground 32 EXT_RSTB I Sinyal eksternal reset (aktif:low) 33 GND P Ground Protokol IEEE b/g/n WiFi merupakan teknologi yang digunakan untuk melakukan perpindahan data dari satu perangkan ke perangkat lainnya tanpa menggunakan kabel sebagai media transmisinya. WiFi atau disebut juga sebagai Wireless LAN (WLAN) memanfaatkan radiasi elektromagnetik atau disebut juga sebagai gelombang radio dalam proses transmisi. Pada jaringan WiFi terdapat suatu standarisasi yang digunakan untuk mengatur regulasi penggunaan jaringan nirkabel ini. IEEE adalah sebuah lembaga yang telah menetapkan dan menyetujui IEEE sebagai standar regulasi untuk pengguna jaringan nirkabel secara global. Dalam perkembangannya IEEE telah beberapa kali mengalami perubahan. Perubahan pertama untuk standar jaringan nirkabel diawali oleh IEEE a, diikuti dengan IEEE b, IEEE g, dan IEEE n. Namun sampai dengan ditetapkannya IEEE n sebagai standar, masih terdapat keterbatasan-keterbatasan pada standar tersebut. Pada awal 2014, IEEE menyetujui untuk menetapkan IEEE ac sebagai standar terbaru untuk teknologi nirkabel yang menyediakan kecepatan data rate hingga 7 Gbps dengan pita frekuensi 5 GHz [15]. IEEE b merupakan ekstensi untuk Higher-Speed Physical Layer yang beroperasi pada pita frekuensi 2,4 GHz. Metode penyebaran spektrum radio standar IEEE

41 b menggunakan HR/DSSS untuk mendukung peningkatan data rate sampai dengan 11 Mbps. Standar IEEE g dinamakan dengan Further Higher Data Rate Extension in the 2,4 GHz band. Standar ini menetapkan metode penyebaran spektrum radio menggunakan OFDM yang dapat mendukung data rate sampai dengan 54 Mbps dan beroperasi pada pita frekuensi 2,4 GHz. Setelah adanya standar IEEE g ini, berdampak signifikan terhadap kenaikan data rate dimana sebelumnya b HR/DSSS hanya mendukung 1, 2, 5,5, dan 11 Mbps kemudian dapat mendukung penambahan data rate 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, dan 54 Mbps. Standar IEEE n mampu mentrasmisikan data dengan kecepatan 600 Mbps. IEEE n menggunakan HT-OFDM yang dapat beroperasi pada pita frekuensi 2,4 GHz dan 5 GHz [15] Android Studio untuk Membuat Aplikasi Android Android Studio adalah software dengan pengembangan terpadu, Integrated Development Environtment (IDE) untuk pengembangan aplikasi Android, berdasarkan IntelliJ IDEA. Android Studio merupakan editor kode IntelliJ dan alat pengembang yang berdaya guna. Android Studio menawarkan fitur-fitur yang lebih banyak untuk meningkatkan produktivitas saat membuat aplikasi Android. Beberapa fitur yang tersedia adalah [16]: 1. Sistem versi berbasis Gradle yang fleksibel. 2. Emulator yang cepat dan kaya fitur. 3. Lingkungan yang menyatu untuk pengembangan bagi semua perangkat Android. 4. Instant Run untuk mendorong perubahan ke aplikasi yang berjalan tanpa membuat APK baru. 5. Template code dan integrasi GitHub untuk membuat fitur aplikasi yang sama dan mengimpor kode contoh. 6. Alat pengujian dan kerangka kerja yang ekstensif. 7. Alat Lint untuk meningkatkan kinerja, kegunaan, kompatibilitas versi, dan masalahmasalah lain. 8. Dukungan C++ dan NDK. 9. Dukungan bawaan untuk Google Cloud Platform, mempermudah pengintegrasian Google Cloud Messaging dan App Engine. Gambar menujukan tampilan awal dari jendela utama Android Studio beserta bagiannya [16].

42 25 Gambar Jendela Utama Android Studio dan Bagiannya [16] Keterangan Gambar 2.15 [16]: 1. Bilah alat memungkinkan untuk melakukan berbagai jenis tindakan, termasuk menjalankan aplikasi dan meluncurkan alat Android. 2. Bilah navigasi membantu untuk navigasi di antara proyek, dan membuka file untuk diedit. Bilah ini memberikan tampilan struktur yang terlihat lebih ringkas dalam jendela project. 3. Jendela editor adalah tempat untuk membuat dan memodifikasi kode. Bergantung pada jenis file, dan editor dapat berubah. Misalnya, ketika melihat file tata letak, editor menampilkan Layout Editor. 4. Bilah jendela alat muncul di luar jendela IDE dan berisi tombol yang memungkinkan untuk meluaskan atau menciutkan jendela alat individual. 5. Jendela alat memberi akses ke tugas tertentu seperti pengelolaan proyek, penelusuran, kontrol versi, dan banyak lagi, serta bisa meluaskan dan juga menciutkannya. 6. Bilah status menampilkan status proyek dan IDE itu sendiri, serta setiap peringatan atau pesan.

43 3.1. Konsep Dasar BAB III RANCANGAN PENELITIAN Sumber AC LCD Reset Sensor Arus Sensor Tegangan Arduino UNO /NodeMCU ESP8266 Data Logger Data Kartu Memori RTC Peralatan Elektronik Subsistem Data Logger Subsistem Pengirim Subsistem Penerima Gambar 3.1. Blok Diagram Perancangan Secara Keseluruhan Sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android dirancang dengan mengukur seberapa besar arus dan tegangan, serta durasi waktu menyala pada peralatan elektronik dalam selang hari tertentu. Sensor arus dan sensor tegangan akan mengukur seberapa besar arus dan tegangan yang dibutuhkan suatu peralatan elektronik pada saat menyala. Pada subsistem data logger terdapat slot memori dan RTC, serta penampil LCD. Fungsi slot memori untuk slot kartu memori sebagai penyimpan data logger dan DS3231 (RTC) untuk pewaktuan supaya data tersimpan dalam akurasi waktu, serta LCD untuk penampil waktu dan besarnya arus dan tegangan saat diukur. Data logger disimpan dalam kartu memori untuk kemudian dikirim ke smartphone berbasis Android dengan menggunakan modul WiFi ESP8266. Proses pengiriman tersebut dilaksanakan jika ada perintah dari Android, yaitu perintah untuk menampilkan data pada saat diukur. Perintah tersebut akan diproses dalam mikrokontroler untuk mengirim data secara real time ke aplikasi Android sekaligus menyimpan data dalam bentuk data logger. 26

44 27 Blok diagram sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar 3.1. Rancangan penelitian ini dikelompokan berdasarkan subbab perancangan besar, yaitu: 1. Perancangan hardware dan software subsistem data logger terdiri dari perancangan sensor arus dan sensor tegangan dengan melihat karakteristik masukan analog Arduino UNO (ATmega328)/NodeMCU. Konfigurasi data logger yang terdiri dari RTC dengan IC DS3231 dan slot memori (micro SD Card module adapter). Konfigurasi LCD karakter 16x2 untuk tampilan data secara real time pada bagian subsistem data logger. Perancangan box perangkat keras untuk membuat subsistem data logger lebih optimal dan prototipe beban (rangkaian 5 buah lampu pijar 60 Watt). 2. Perancangan software aplikasi Android sistem data logger, yaitu membuat aplikasi Android untuk menampilkan data. 3. Perancangan format paket data terdiri dari jumlah karakter data logger yang akan disimpan dalam sebuah kartu memori, serta jumlah data yang akan disimpan dalam selang waktu tertentu dalam 1 file. 4. Perancangan koneksi WiFi untuk menghubungkan antara subsistem data logger sebagai penyedia dengan aplikasi Android yang dihubungkan oleh interface modul WiFi ESP Perancangan Hardware dan Software Data Logger Sensor Arus Sensor arus yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan sensor arus ACS712 20A dalam bentuk modul. Berdasarkan datasheet modul ACS712 10A, sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi arus AC maupun DC, dengan sensitivitas 100 mv/a [2]. Arus maksimum yang dapat dideteksi adalah sebesar 10 A. Keluaran dari sensor ini adalah analog tegangan DC, jika terdeteksi arus sebesar 0 A maka keluaran dari tegangan arus ini sebesar VCCx0,5 Volt = 5 x 0,5 = 2,5 Volt, saat terdeteksi arus 5 A maka tegangan keluaran dari sensor arus ini sebesar 5x100 mv ditambah dengan 2,5 Volt, yaitu 4,5 Volt. Bentuk fisik modul sensor arus ACS712 dapat dilihat pada Gambar 3.2.

45 28 Gambar 3.2. Bentuk Fisik Sensor Arus ACS Sensor Tegangan Sensor tegangan yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan sensor tegangan ZMPT101B. Sensor tegangan ini digunakan untuk mengukur tegangan AC dengan jarak ukur dari 20 Volt sampai dengan 240 Volt AC. Sensor ini aktif dengan catuan tipikal 5 Volt dan terdapat micro transformer pada rangkaian sensor ini. Transformer ini berfungsi untuk menurunkan tegangan yang akan diukur dengan perbandingan rasio, jika menggunakan tegangan referensi 3,3 Volt maka rasionya adalah 1000:1,16. Sedangkan menggunakan tegangan referensi 5 Volt maka rasionya adalah 1000:3,53. Proses dari pembaca sensor tegangan ini adalah dengan cara pensamplingan. Perlu diketahui bahwa ADC tidak bisa membaca sinyal negatif maka dari itu tegangan negatif harus dinaikkan offset-nya ke 2,5 volt, sehingga terdapat space untuk nilai negatif dan positif. Untuk menaikkan tegangan AC ini, bisa menggunakan rangkaian summing amplifier, namun pada sensor ZMPT101B sudah terdapat rangkaian summing amplifier sehingga tidak perlu menambahkan rangkaian eksternal summing amplifier. Gambar 3.3. menunjukan bentuk fisik sensor tegangan ZMPT101B. Gambar 3.3. Bentuk Fisik Sensor Tegangan

46 Arduino UNO Arduino UNO adalah board mikrokontroler yang telah berbentuk minimum sistem. Arduino UNO menggunakan chip keluarga AVR yaitu ATmega328P atau bisa juga menggunakan ATmega8 atau ATmega168 berdasarkan kebutuhan. Gambar 3.4. Tampilan Arduino UNO dengan Eagle Tampilan bagian Arduino UNO dengan Eagle dapat dilihat pada Gambar 3.4. dan dalam penelitian ini perancangan pin masukan dan keluaran ditunjukan pada Tabel 3.1. Dengan pembagian pin seperti pada Tabel 3.1., yang memiliki fungsi masing-masing untuk menjalankan program yang ada diharapkan tidak akan terjadi tabrakan di dalam pin itu sendiri. Tabel 3.1. Pembagian Pin pada Arduino UNO dalam Penelitian No Nama masukan/keluaran Pin yang digunakan Keterangan 1 Sensor Arus Analog 0 (A0) Sebagai masukan 2 Sensor Tegangan Analog 1 (A1) Sebagai masukan 3 Real Time Clock (RTC) Analog 4 (A4) Sebagai Serial Data Analog 5 (A5) Sebagai Serial Clock Pin 10 (10) Sebagai Chip Select 4 LCD Pin 4 (4) Sebagai keluaran Pin 5 (5) Sebagai keluaran Pin 6 (6) Sebagai keluaran Pin 7 (7) Sebagai keluaran Pin 8 (8) Sebagai keluaran Pin 9 (9) Sebagai keluaran 5 Kartu Memori (SD Card) Pin 10 (10) Sebagai Chip Select Pin 11 (11) Sebagai MOSI Pin 12 (12) Sebagai MISO Pin 13 (13) Sebagai Clock 6 Tombol Reset Sebagai tombol reset 7 Transceiver Tx Sebagai pengirim Rx Sebagai penerima

47 NodeMCU NodeMCU adalah board modul WiFi ESP8266MOD yang bersifat open source terintegrasi dengan mikrokontroler. Pada Gambar 3.5. ditunjukan bentuk fisik dari NodeMCU beserta pembagian pin-pinnya pada Tabel 3.2. Gambar 3.5. Bentuk Fisik NodeMCU Tabel 3.2. Pembagian Pin-Pin NodeMCU No Nama masukan/keluaran Pin yang digunakan Keterangan 1 Multiplexer Sensor A0 Menggunakan multiplexer eksternal untuk analog in (A0), dari sensor tegangan dan sensor arus D0 Sebagai kontrol switch untuk multiplexer 2 Micro SD Card D5 Sebagai SCK D6 Sebagai MISO D7 Sebagai MOSI D8 Sebagai CS 3 RTC DS3231 D1 Sebagai SCL D2 Sebagai SDA 4 I2C Module for LCD D1 Sebagai SCL D2 Sebagai SDA LCD LCD pada penelitian ini digunakan untuk menampilkan secara real time seberapa besar arus dan tegangan yang terpakai. Untuk dapat digunakan pada NodeMCU maka modul LCD ditambahkan dengan I2C module supaya dapat berkomunikasi dengan NodeMCU. Gambar 3.6. menunjukan bentuk fisik I2C module untuk LCD dan Gambar 3.7. Fisik modul LCD 16x2. Gambar 3.6. Bentuk Fisik I2C Module

48 31 Gambar 3.7. Bentuk FisikModul LCD 16x Perancangan Software Aplikasi Android Perancangan aplikasi Android dalam penelitian ini menggunakan Android Studio. Aplikasi ini berfungsi sebagai penampil dari data peratalan elektronik yang diukur. Data akan ditampilkan pada aplikasi Android ini jika ada suatu perintah dari aplikasi untuk menampilkan data pada aplikasi. Kemudian data akan dikirim ke aplikasi melalui komunikasi WiFi modul ESP8266. Layout aplikasi Android sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android dapat dilihat pada Gambar 3.8. Gambar 3.8. Layout Aplikasi Android Sistem Data Logger 3.4. Perancangan Format Paket Data dan Kartu Memori Format paket data yang akan disimpan memiliki 47 karakter dan disimpan dalam kartu memori setiap 5 menit (300 detik). Format paket data yang digunakan adalah berekstensi.csv. Karakter-karakter yang disimpan dalam kartu memori adalah tanggal, jam, tegangan, arus, durasi waktu menyala, energi. Berikut format data di dalam paket data: dd-mm-yyyy,hh:mm:ss,vvvvv,ccccc,tttttt,wwwwwwww

49 32 Dari format data tersebut dapat dijelaskan pada Tabel 3.3. dan Tabel 3.4. Tabel 3.3. Format Paket Data Pewaktuan Tanggal Jam dd mm Yyyy - HH MM SS : Jumlah Karakter Tabel 3.4. Format Paket Data Pengukuran Durasi Energi, Tegangan (v) Arus (i) menyala (s) (j) Jumlah Karakter Data yang telah diolah akan disimpan dalam bentuk data logger pada sebuah kartu memori. Jenis kartu memori yang digunakan adalah jenis micro SD 4 GB. Untuk mengetahui besarnya kapasitas memori yang digunakan dalam penelitian ini dengan perhitungan sebagai berikut: untuk setiap penyimpanan ada 47 karakter yang akan tersimpan setiap 5 menit (5 x 60 = 300 detik), 1 karakter = 1 byte, jadi 47 karakter = 47 byte. 1 hari = 24 jam x 60 menit = 1440 menit x 60 detik = detik 1 hari = detik, dengan : 300 = 288 x 47 byte = byte Jadi dalam 1 hari kartu memori menyimpan data sebesar byte atau 13,536 Kbyte Dalam 1 bulan = 30 hari x = byte atau 406,080 Kbyte Kartu memori yang dipakai sebesar 4 GB, jadi perhitungannya adalah: 4 x 10 6 KB 406,080 KB = 9850,27 Bulan (panjang waktu penuh micro SD Card 4 GB) 3.5. Perancangan Koneksi Wifi Sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android menggunakan modul WiFi ESP8266 dalam interface antara subsistem data logger dengan penampil aplikasi Android. Modul WiFi ESP8266 dihubungkan dengan perangkat Arduino UNO menggunakan AT command. Fungsi AT command adalah untuk pengaturan modul WiFi ESP8266 sehingga dapat digunakan. Perintah AT command digunakan untuk berkomunikasi atau berhubungan antar perangkat dengan terminal, dalam penelitian ini adalah modul WiFi ESP8266. AT command digunakan untuk mengetahui kondisi aktivasi, mengirim pesan, membaca pesan dan sebagainya. Wiring antara pin Arduino UNO dengan pin modul WiFi ESP8266 dapat dilihat pada Gambar 3.9.

50 33 Gambar 3.9. Wiring Pin Antara Arduino dan ESP8266 Untuk NodeMCU, modul WiFi telah tertanam pada board (System on Chip), sehingga proses pengaturan komunikasi WiFi tidak membutuhkan AT Command seperti jika ESP8266 dihubungkan dengan Arduino UNO Diagram Alir Sistem Diagram alir sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android secara keseluruhan dapat dilihat pada Gambar Pertama, mikrokontroler akan menginisialisasi beberapa port yang digunakan, pewaktuan, nilai awal, serta sambungan WiFi. Setelah proses penginisialisasian selesai, sensor arus dan sensor tegangan mulai membaca besar arus dan tegangan. Selanjutnya, data tersebut diproses dalam Arduino UNO/NodeMCU dan disimpan pada micro SD Card. Proses pengiriman pada aplikasi Android saat subsistem data logger terkoneksi pada Access Point (AP)/tethering smartphone. Kemudian, data akan ditampilkan pada aplikasi Android Diagram Alir Subrutin Pengolahan Data Arus dan Tegangan Gambar menunjukan diagram alir untuk proses pengolahan data tegangan dan arus. Dalam subrutin ini, sensor arus dan sensor tegangan mulai membaca dan menghitung seberapa besar arus dan tegangan yang ada dalam setiap waktu (durasi waktu). Setelah proses deteksi dan menghitung besarnya arus dan tegangan, proses selanjutnya adalah data dari sensor tersebut disimpan sebagai data logger.

51 34 Mulai Inisialisasi pewaktuan, Inisialisasi port masukan, Inisialisasi nilai awal Baca arus, Baca tegangan Pengolahan data tegangan dan arus, serta durasi waktu menyala Pengolahan data energi Penyimpanan data Tidak Kirim data? Ya Kirim data ke Android Proses ulang Ya Tidak Selesai Gambar Diagram Alir utama dari data logger Pengolahan Data Energi Gambar menunjukan diagram alir untuk proses pengolahan data energi. Arus terdeteksi dihitung kemudian dicari nilai RMS dari arus tersebut, sama halnya dengan nilai tegangan dicari nilai RMS dari tegangan. Setelah proses ini, energi akan dihitung dengan rumus (W = V.I.t), dan kemudian akan disimpan pada kartu memori.

52 35 Subrutin pengolahan data arus dan tegangan Baca arus Baca tegangan Baca lama waktu Penyimpanan data arus, tegangan, dan durasi waktu Kembali Gambar Diagram Alir Subrutin Pengolahan Data Arus dan Tegangan Pengolahan data energi Pengolahan data arus, tegangan, dan durasi waktu Hitung energi (W = V.I.t) Penyimpanan data energi Kembali Gambar Diagram Alir Subrutin Pengolahan Data Energi Diagram Alir Subrutin Penyimpanan Data Diagram alir subrutin penyimpanan data dapat dilihat pada Gambar Subrutin penyimpanan data dilakukan untuk menyimpan proses hasil hitungan energi dan durasi waktu menyala peralatan elektronik. Data yang disimpan adalah data berupa besarnya energi yang digunakan dalam selang hari tertentu. Proses penyimpanan dilakukan setiap 5 menit (300 detik).

53 36 Subrutin penyimpanan data Baca tanggal, bulan, tahun, jam, menit, detik Hitung arus rms Hitung tegangan rms Hitung energi Simpan data dengan format dd-mm-yyyy,hh:mm:ss,vvvvv,ccccc,tttttt,wwwwwwww Kembali Gambar Diagram Alir Subrutin Penyimpanan Data Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data Subrutin pengiriman data dibagi dalam dua sisi, yaitu sisi pengirim dan sisi penerima. Hal ini bertujuan untuk memudahkan dalam perancangan software sistem. Proses pengiriman data terjadi pada saat ada perintah dari aplikasi Android untuk menampilkan data pada aplikasi. A. Diagram Alir Subrutin di Sisi Pengirim Gambar menunjukan diagram alir subrutin sisi pengirim. Pengiriman dilakukan setelah ada perintah yang diterima mikrokontroler melalui interface modul WiFi ESP8266 dari aplikasi Android. Mikrokontroler akan mengirim data sekaligus menyimpan data pada micro SD Card. Mulai Kirim perintah Terima perintah kirim? Ya Ambil data di SD Card Tidak Kirim data Selesai Gambar Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data di Sisi Pengirim

54 37 B. Diagram Alir Subrutin di Sisi Penerima Diagram alir subrutin sisi penerima dapat dilihat pada Gambar di bawah. Perintah dari Android untuk meminta data dari subsistem data logger dilakukan dengan pertamatama memasukan IP ESP8266 modul WiFi untuk terkoneksi dengan sistem. Setelah terkoneksi, perintah selanjutnya adalah mulai kirim data. Mulai Masukan IP ESP8266 Perintah tampilkan data Terima data Tampilan data Selesai Gambar Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data di Sisi Penerima 3.7. Perancangan Box Perangkat Keras Pada Gambar ditampilkan prototipe beban dengan 5 buah lampu pijar dan perancangan box perangkat keras dalam penelitian ini pada Gambar Gambar Prototipe Beban 5 Lampu (60 Watt) dengan Variabel Tegangan AC 0~240Volt

55 38 (a) Gambar Perancangan Perangkat Keras Sistem Data Logger, (a) tampak kanan, (b) tampak kiri Perancangan perangkat keras sistem data logger ini berukuran dengan panjang box 18 cm, lebar 11 cm, dan tinggi 6 cm. Untuk keterangan Gambar dapat dilihat pada Tabel 3.5. di bawah ini. Tabel 3.5. Keterangan Gambar Perangkat Keras Sistem Data Logger No Keterangan 1 LCD, sebagai penampil tanggal, jam, dan arus, tegangan 2 Kotak kontak, sebagai terminal beban (ke prototipe 5 lampu pijar 60 Watt) 3 Kontak tusuk, sebagai penghubung ke variabel tegangan AC 4 Colokan USB, untuk upload program ke dalam mikrokontroler sistem 5 Slot micro SD Card, slot kartu memori penyimpanan data logger sewaktu-waktu dapat dilepas-pasang 6 Pin Amperemeter, untuk pengukuran arus dengan multimeter 7 Saklar, sebagai switch pengukuran sensor arus dengan multimeter atau sensor 8 Pin Voltmeter, untuk pengukuran tegangan dengan multimeter (b)

56 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi tentang hasil dan pembahasan sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android yang terdiri dari, hasil penyimpanan data secara log pada kartu memori di subsistem pengiriman, karakteristik komunikasi WiFi ESP8266, serta pengiriman data pada aplikasi subsistem Android yang telah dibuat. Karakteristik komunikasi WiFi ESP8266 dilakukan dengan pengujian modul ESP8266 seri 01 dengan Arduino UNO, dan pengiriman data dilakukan dengan dua cara, yaitu untuk yang pertama dengan menggunakan ESP8266 seri 01 dan Arduino UNO, dan yang kedua adalah dengan NodeMCU ESP8266MOD. Hasil pengujian berupa data-data yang diperoleh untuk memperlihatkan bagaimana kemampuan perangkat keras dan perangkat lunak yang dirancang apakah bekerja dengan baik atau tidak. Dari data-data tersebut, dapat dilakukan analisis kinerja perangkat secara keseluruhan berdasarkan pengujian dari masing-masing subsistem untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat. Serta, dapat digunakan untuk mengambil kesimpulan akhir terhadap perangkat sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android Pengujian Sensor Pengujian sensor dilakukan untuk mendapatkan nilai baca sensor agar mendekati nilai akurasi yang baik. Hasil baca sensor dibandingkan dengan hasil baca multimeter untuk mengetahui keakurasian sensor. Hasil pengujian yang diperoleh berupa sensor yang telah diakurasi untuk digunakan pada perangkat keras Multiplexer (CD4066BCN dan HD74LS04P) NodeMCU hanya memiliki satu pin analog input (A0) yang menjadi kekurangan pada modul WiFi ini. Untuk menambahkan pin analog input (A0) pada NodeMCU harus menambahkan multiplexer eksternal yang diaktifkan dengan pin-pin digital (D0-D8) pada NodeMCU. Pada penelitian ini, menggunakan IC CD4066BCN sebagai switching [17]. Fungsi IC ini sebagai switch terhadap sensor tegangan dan sensor arus yang akan dibaca, dengan pin kontrol yang ada pada IC CD4066BCN maka dapat dilakukan secara bergantian dalam membaca sensor untuk masuk dan dibaca pada pin analog input (A0) di NodeMCU. Karena pin digital (D0-D8) pada NodeMCU telah digunakan untuk I2C modul LCD 16x2, 39

57 40 RTC DS3231, Micro SD Card module, dan hanya D0 yang belum digunakan, maka dalam penelitian ini menggunakan gerbang NOT untuk mengaktifkan kontrol A (pin 13 pada IC CD4066BCN) sebagai kontrol sensor arus, dan kontrol B (pin 5 pada IC CD4066BCN) sebagai kontrol sensor tegangan. Digunakan IC HD74LS04P sebagai gerbang NOT [18]. Fungsi gerbang NOT ini adalah untuk dapat mendapatkan dua keluaran, yaitu saat 1 dan saat 0 yang digunakan dalam kontrol sensor-sensor pada multiplexer CD4066BCN. Pada Gambar 4.1. tampak rangkaian multiplexer untuk kedua sensor menggunakan aplikasi Proteus ISIS. Gambar 4.1. Rangkaian Multiplexer untuk Sensor Arus dan Tegangan Prinsip kerja rangkaian di atas (Gambar 4.1.) adalah, jika Pin D0 pada NodeMCU bernilai 1 (HIGH) maka pin CONT A (kontrol switch A pada CD4066BCN) bernilai 1 (HIGH) dan pin CONT B (kontrol switch B pada CD4066BCN) bernilai 0 (LOW), sehingga input Analog (A0) NodeMCU akan membaca sensor arus (Current Sensor in). Jika Pin D0 pada NodeMCU bernilai 0 (LOW) maka pin CONT A bernilai 0 (LOW) dan CONT B bernilai 1 (HIGH), maka input Analog (A0) NodeMCU akan membaca sensor tegangan (Voltage Sensor in). Untuk program Arduino IDE nya dapat dilihat pada Gambar 4.3. dan Pinmode NodeMCU pada Gambar 4.2. Gambar 4.2. Pinmode NodeMCU

58 41 Gambar 4.3. Loop Kondisi Pin D0 NodeMCU Sensor Tegangan Sensor tegangan yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan modul sensor ZMPT1010B. Pada penelitian ini, tegangan referensi modul ZMPT101B menggunakan tegangan 5 Volt. Dengan sketch persamaan pada program Arduino IDE dapat dilihat pada Gambar 4.4. Gambar 4.4. Sketch Arduino IDE untuk Pensamplingan Tegangan Dari Gambar 4.4. diperoleh getvpp( ), dengan Umax sebesar 3,52 Volt. Umax mewakili nilai tegangan pada transformator terhadap nilai VPeak pada tegangan listrik. Dalam penelitian ini, diperoleh tabel nilai yang digunakan untuk akurasi data sensor tegangan, yaitu Urms terhadap Vrms (Multimeter) dapat dilihat pada Tabel 4.1. untuk memperoleh persamaan yang digunakan dalam pengolahan hasil baca mikrokontroler. Untuk memperoleh nilai

59 42 tegangan yang bervariasi (0 sampai dengan 240 Volt), maka dalam penelitian ini menggunakan variabel tegangan AC. Fungsi dari variable tegangan AC ini untuk mengetahui dan mencari karakteristik serta sensitivitas sensor tegangan ZMPT101B. Dari variabel tegangan AC ini maka didapat nilai pengukuran pada Tabel 4.1. Tabel 4.1. Nilai Sensor Tegangan dan Perolehan Persamaan Vrms Multimeter (Volt) Urms (Volt) Dengan persamaan (Volt) Error (%) Dari hasil Vrms dan Urms, dapat dibuat dalam bentuk grafik untuk memperoleh nilai persamaan dapat dilihat pada Gambar 4.5.

60 Vrms (Volt) y = x R² = Urms (Volt) Gambar 4.5. Grafik nilai Urms Terhadap Vrms Dari grafik di atas (Gambar 4.5.) dapat diambil persamaan dengan bantuan Excel pada format trendline. Pada trendline options dipilih linear dan centang display Equation on char untuk menampilkan hasil persamaan dan display R-squared value on char untuk mengetahui nilai kepresisian yang didapat. Terlihat bahwa nilai R 2 = 0,9991, ini menunjukan bahwa sensor dapat bekerja dengan baik. Nilai skala presisi memiliki jangkauan -1, 0, 1. Jika nilai R 2 mendekati nilai 1 maka nilai presisinya baik, namun jika nilai R 2 mendekati nilai 0 maka nilai presisinya buruk, dan jika nilai R 2 mendekati nilai -1 maka nilai presisi berkebalikan dari nilai presisi yang sebenarnya. Pada Tabel 4.1. dapat dihitung nilai error, dimana nilai yang diukur dibandingkan dengan nilai yang didapat dalam persen. Terlihat bahwa dari nilai 0,304 Volt, nilai error sebesar -566,283% dan nilai 10 Volt nilai error sebesar 28,267%. Ini menunjukan bahwa sensor saat membaca nilai minimum sebesar 10 Volt kebawah sudah tidak efektif dan tidak akurat lagi. Sedangkan untuk pengukuran tegangan maksimum mencapai 240 Volt, sensor masih dalam jangkauan error yang ditoleransi, error hanya sekitar 2,634%. Untuk membuat perangkat yang baik dalam mengukur tegangan maka diambil batasan nilai yang dapat dikur sensor, yaitu dari 20 Volt sampai dengan 240 Volt. Dari perhitungan dan pengujian yang didapat, dapat disimpulkan bahwa kemampuan baca sensor tegangan sebesar 97,36%. Angka ini didapat dari 100% dikurangkan dengan pengambilan nilai rata-rata error hasil baca (100%-2,634%=97,36%). Dengan demikian, sensor tegangan dapat dikatakan mampu mengukur tegangan dengan akurasi yang baik pada rentang tegangan yang diukur dari 20 Volt sampai dengan 240 Volt.

61 Sensor Arus Sensor arus yang digunakan dalam penelitian ini menggunakan sensor arus ACS712 10A. Untuk menghindari lonjakan arus makan sensor arus dipilih dengan maksimum arus sebesar 10 Ampere. Sensor ACS712 ini dapat mengukur nilai arus DC maupun AC. Sensor ini memiliki sensitivitas sebesar 100mV/A [2], yaitu setiap kenaikan 1 A maka keluaran sensor sebesar 100mVolt. Pada Gambar 4.6 dapat dilihat sketch program Arduino IDE untuk pensamplingan sensor arus. Gambar 4.6. Sketch Arduino IDE untuk Pensamplingan Arus Hasil pengukuran sensor arus dapat dilihat pada Tabel 4.2., dimana tegangan tetap (konstan) sebesar 200 Volt, dengan beban 5 lampu (lampu pijar 60 Watt). Untuk beban lampu tersebut dirancang rangkaian beban pada Gambar 4.7. Rangkaian beban lampu ini dirangkai secara paralel untuk mendapatkan nilai arus yang bervariasi. Tegangan 200 Volt didapat dari variabel tegangan AC dan persamaan daya terhadap tegangan dan arus dapat dilihat pada Persamaan (2.7).

62 45 Gambar 4.7. Prototipe Rangkaian Beban Listrik 5 Lampu Pijar (60 Watt) Tabel 4.2. Pengukuran Sensor Arus pada 5 Lampu 60 Watt Saat Tegangan 200 Volt Multimeter Sensor Dengan Rumus (Ampere) (Ampere) (I=W/V) error(%) Terlihat pada Tabel 4.2. bahwa sensor arus pada perangkat dalam penelitian sudah dapat bekerja dengan baik, dengan error terbesar adalah saat mengukur arus yang lebih kecil dari 0,24 Ampere. Secara matematis hasil rata-rata error yang terjadi dalam pengukuran adalah sebesar 7,56%. Dari perhitungan dan pengujian yang didapat, dapat disimpulkan bahwa kemampuan baca sensor arus sebesar 92,44%. Angka ini didapat dari 100% dikurangkan dengan pengambilan nilai rata-rata error hasil baca (100%-7,56%=92,44%). Dengan demikian, sensor arus dapat dikatakan mampu mengukur arus dengan akurasi yang baik pada rentang arus yang diukur dari 0,24 Ampere sampai dengan 1,29 Ampere Pengujian Data Logger Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kemampuan subsistem data logger (perangkat keras) dalam menyimpan data dalam bentuk log data. Penyimpanan data ini dilengkapi dengan akurasi pewaktuan menggunakan RTC DS231 dan digunakan pula LCD 16x2. RTC digunakan untuk mengetahui data yang disimpan pada micro SD Card pada saat

63 46 jam atau waktu tertentu. Ekstensi penyimpanan ini adalah dalam bentuk.csv. Estensi.csv (comma separated value) adalah ekstensi dimana secara otomatis akan memisahkan dua atau lebih data dalam bentuk tabel jika terdeteksi ada koma (,) yang memisahkan kedua atau lebih data tersebut. Ekstensi.csv ini dapat dibuka dengan Excel RTC DS3231 Pewaktuan digunakan untuk mengetahui saat kapan suatu data disimpan pada micro SD Card (kartu memori). Pewaktuan pada penelitian ini menggunakan DS3231. Untuk sketch program Arduino IDE nya dapat dilihat pada Gambar 4.8. (a) (b) Gambar 4.8. Sketch Program Arduino IDE, (a) Bagian Header, dan (b) Bagian Inisialisasi untuk RTC DS3231 Untuk pengaturan waktu, diatur pada Gambar 4.8.(b), dimana format pengaturan waktunya adalah, tahun, bulan, tanggal, jam, menit, detik. RTC DS3231 menggunakan komunikasi I2C dengan NodeMCU. Pengujian RTC dilakukan dengan cara melihat apakah RTC dapat bekerja secara konstan dalam penghitung waktu, tidak jauh selisihnya dengan waktu normal. Pada Gambar 4.9. di bawah ditunjukan sketch program Arduino IDE untuk RTC DS3231. Gambar 4.9. Loop RTC pada Arduino IDE Hasil dari sketch program (Gambar 4.8. dan Gambar 4.9.) tersebut dapat dilihat pada serial monitor. Serial monitor berfungsi untuk mengetahui apakah sketch program yang dibuat dapat bekerja dengan semestinya. Untuk hasil dari RTC DS3231 dapat dilihat pada Gambar 4.10.

64 47 Gambar Hasil Tampilan RTC DS3231 pada Serial Monitor Arduino IDE LCD 16x2 Pada perangkat keras dalam penelitian ini dibutuhkan penampil hasil baca sensor dan pewaktuan secara real time. Maka dibutuhkan LCD dengan tampilan karakter 16x2. Untuk menghubungkan LCD 16x2 dengan NodeMCU, dibutuhkan modul I2C. Ditambahkan modul I2C pada NodeMCU untuk menghindari kesibukan mikrokontroler yang harus mengendalikan pin-pin I/O. Pada NodeMCU terdapat pin SDA dan SCL, dan pin SDA serta SCL ini masing-masing pada pin D1 dan D2 pada NodeMCU. Pada umumnya modul LCD dikendalikan secara paralel baik untuk jalur data maupun kontrolnya. Kekurangan pada jalur paralel adalah pada sisi mikrokontrolernya, dimana jalur paralel akan memakan banyak pin-pin. Setidaknya untuk mengendalikan modul LCD dibutuhkan 6 atau 7 pin. Maka dari itu, untuk NodeMCU yang memiliki keterbatasan dalam pin tersebut digunakan modul I2C untuk menampilkan atau mengendalikan tampilan data di LCD. Pada Gambar dan Gambar diperlihatkan sketch program Arduino IDE untuk kendali LCD. Gambar Sketch Program Arduino IDE untuk LCD

65 48 Gambar Looping Print Karakter pada LCD Wire.h adalah header untuk komunikasi I2C, dan LiquidCrystal_I2C.h adalah header untuk tampilan LCD. Pada Gambar terlihat bagaimana cara untuk menampilkan karakter dari nilai sensor yang diolah dalam mikrokontroler NodeMCU berdasarkan waktu. Untuk hasil tampilan LCD 16x2 dapat dilihat pada Gambar Gambar Tampilan LCD 16x Penyimpanan Data Logger Pengujian penyimpanan data logger bertujuan untuk mengetahui kemampuan SD Card menyimpan data. Kartu memori yang digunakan untuk menyimpan data berukuran Micro SD Card. Untuk penyimpanan data tersebut perangkat dilengkapi dengan rangkaian Micro SD module. Dengan komunikasi Serial Pheripheral Interface (SPI) maka penyimpanan data pada Micro SD Card membutuhkan berkas pada library SPI. Sketch program Arduino IDE untuk komunikasi penyimpanan data (Micro SD module) dengan mikrokontroler (NodeMCU) dapat dilihat pada Gambar Data-data yang disimpan dalam kartu memori ini adalah data pewaktuan dan data dari sensor arus dan sensor tegangan.

66 49 Gambar Sketch Arduino IDE untuk Micro SD Card Pada Gambar pertama kali mikrokontroler NodeMCU akan mendeteksi apakah ada komunikasi secara serial. Jika tidak ada (!Serial) maka mikrokontroler NodeMCU akan menunggu port serial terkoneksi. Setelah koneksi serial terdeteksi, maka mikrokontroler NodeMCU akan mendeteksi apakah ada Micro SD Card yang tersambung. Dengan syntax if(!sd.begin(chipselect)), maka pada serial monitor akan muncul print ( Card failed, or not present ), berarti bahwa Micro SD Card tidak terdeteksi. Untuk sebaliknya, mikrokontroler NodeMCU mendeteksi adanya Micro SD Card dan akan di-print pada serial monitor ( Card initialized ). Sketch program pada Gambar akan menampilkan void loop( ) (fungsi looping) dari Micro SD Card. Gambar Void Loop ( ) dari Micro SD Card Pada Gambar adalah rutin looping dari Micro SD Card. Pertama, Micro SD Card akan dibuka untuk menyimpan data. File baru akan diberi nama TA dengan ekstensi.csv, dan diakhiri dengan kata, FILE_WRITE untuk menulis pada file TA apa yang akan ditulis atau di-print dalam file TA tersebut. Di dalam file TA.csv tersebut akan di-print hasil bacaan

67 50 sensor serta pewaktuan. Setiap print terdapat tanda pemisah koma (,) ini berfungsi saat membuka file TA, secara otomatis file tersebut akan terbuka pada sebuah tabel (dapat dibuka dengan Excel). Untuk lebih jelasnya hasil dari pengujian penyimpanan data logger dapat dilihat pada Gambar di bawah ini. Gambar Hasil Tampilan Micro SD Card dalam Ekstensi.csv 4.3. WiFi ESP8266 Proses pengiriman dari subsistem data logger ke aplikasi Android menggunakan modul WiFi ESP8266. Untuk mengetahui karakteristik dari modul WiFi ESP8266, dalam penelitian ini menggunakan ESP8266 seri 01. ESP8266 seri 01 ini dihubungkan dengan Arduino UNO untuk menjalankan perintah AT Command melalui serial monitor. Pada Gambar dapat dilihat wiring dari ESP8266 seri 01 dengan Arduino UNO dengan menggunakan perangkat lunak simulasi Proteus. Gambar digunakan untuk memberi perintah AT Command pada ESP8266 menggunakan serial monitor Arduino IDE.

68 51 Gambar Wiring ESP8266 Seri 01 dengan Arduino UNO AT Command Perintah AT Command digunakan untuk mengatur ESP8266. Perintah ini mulai dari restart hingga pengaturan komunikasi, ESP8266 sebagai Access Point (AP) hingga sebagai client dalam suatu jaringan nirkabel. Dalam penelitian ini AT Command untuk mengetahui karakteristik dan respon ESP8266 itu sendiri ketika dimasukan perintah AT Command. Dari AT Command ini diketahui bagaimana mengatur ESP8266 sebagai interface antara subsistem data logger dengan aplikasi Android. Pada pengujian ini, perintah AT Command akan dimasukan kedalam program Arduino IDE, sehingga tidak perlu memberikan perintah AT Command pada serial monitor. Fungsinya adalah untuk menerima data dari sensor-sensor tegangan dan sensor arus untuk ditampilkan pada web browser. Pada pengujian ini dilakukan dengan dua percobaan, yaitu saat ESP8266 diatur sebagai client dimana ESP8266 akan terkoneksi dengan AP yang terhubung, yaitu SSID: Transformers, dan Password: bumble bee (tethering smartphone), dan saat ESP8266 sebagai AP, dimana smartphone atau perangkat browser lainya akan terhubung pada ESP8266. Gambar menunjukan wiring ESP8266 serial 01 dengan Arduino UNO untuk mengirim data analog dari Arduino ke web browser. Analog in 0 (A0) berupa sensor tegangan, dan Analog in 1 (A1) berupa sensor arus.

69 52 Gambar Wiring ESP8266 dengan Arduino UNO Serta Dua Masukan Sensor A. ESP8266 Sebagai Access Point (AP) Pada percobaan ini, ESP8266 diatur sebagai Access Point (AP), sedangkan perangkat browser seperti smartphone sebagai client. Untuk sketch program Arduino IDE nya dapat dilihat pada Gambar di bawah ini. Gambar Sketch Arduino IDE ESP8266 Seri 01 Pada Gambar ditunjukan bahwa Arduino membutuhkan berkas software serial. Komunikasi antara ESP8266 dengan Arduino UNO menghubungkan pin Tx dan Rx pada ESP8266 masing-masing terhubung pada pin 2 dan pin 3 pada Arduino UNO. Untuk perintah AT Command dimasukan pada sketch program Arduino IDE, dapat dilihat pada Gambar di bawah ini. Gambar Setup Perintah AT Command ESP8266

70 53 Pada Gambar pengaturan ESP8266 diatur dengan memberi perintah AT Command pada sketch program Arduino IDE. Setelah diatur sebagai Access Point (AP), maka Arduino UNO akan bekerja secara rutin dengan mengolah hasil baca kedua sensor analog. Kedua sensor itu, yaitu sensor tegangan dan sensor arus. Jika ada yang terkoneksi dengan AP ESP8266 dan mengakses pada web browser dengan memberikan alamat maka secara non-autorefresh Arduino UNO melalui ESP8266 mengirim hasil baca sensor tegangan dan sensor arus. Untuk lebih jelasnya sketch program dapat dilihat pada Gambar Gambar Sketch Program Arduino IDE Untuk Rutin Jika ada Refresh Web dengan Alamat Hasil dari sketch program Arduino IDE untuk ESP8266 sebagai AP dengan penyimpanan data logger (RTC DS1307, LCD, SD Card) dapat dilihat pada serial monitor. Dimana mikrokontroler dapat bekerja dengan baik. Pada Gambar dapat dilihat respon dari ESP8266 pada serial monitor dan Gambar adalah respon pada serial monitor saat ada yang akses web dengan alamat Gambar Respon ESP8266 pada Serial Monitor

71 54 Gambar Respon pada Serial Monitor Saat Akses Web Hasil dari percobaan ini, dapat dilihat pada Gambar dimana pengiriman melalui modul WiFi ESP8266 Seri 01 dapat dilakukan dengan baik. Pengiriman hasil sensor tegangan dan sensor arus ke web server yang terkoneksi pada AP ESP8266 membutuhkan waktu tunda rata-rata 2 hingga 3 detik. Gambar Hasil Pengiriman Data Sensor pada Web Browser B. ESP8266 Sebagai Client Berbeda dengan pengujian sebelumnya, yaitu ESP8266 sebagai AP, maka pada pengujian ini ESP8266 diatur sebagai client. Untuk mengatur ESP8266 sebagai client maka sama halnya dengan pengaturan ESP8266 sebagai AP. Pengaturan dilakukan dengan cara memberikan perintah AT Command pada sketch program Arduino IDE. Program Arduino IDE untuk pengaturan ini dapat dilihat pada Gambar 4.25.

72 55 Gambar Pengaturan ESP8266 Sebagai client, ESP8266 harus terkoneksi pada AP atau tethering smartphone. Maka dari itu, diatur tethering pada smartphone. Gambar merupakan pengaturan dan membuat smartphone sebagai Access point (AP). Gambar Tethering Smartphone Sebagai Access Point Untuk mengirim data sensor ke web browser, ESP8266 secara otomatis akan terkoneksi ke smartphone yang memiliki tethering dengan nama SSID: Transformers dan Password: bumble bee. Setelah WiFi terkoneksi maka pengiriman data dapat dilakukan. Pada Gambar 4.27.

73 56 Gambar Respon pada Serial Monitor Setelah semua siap (ESP8266 meminta refresh halaman web browser) maka web browser di-refresh dengan alamat Untuk respon ESP8266 pada serial monitor setelah refresh halaman web browser dapat dilihat pada Gambar 4.28 dibawah. Gambar Respon pada Serial Monitor Setelah Refresh Web Browser Untuk hasil dari percobaan ini (ESP8266 sebagai client), dapat dilihat pada Gambar Dimana data dari Arduino UNO dikirim ke web browser dengan menggunakan modul WiFi ESP8266. Gambar Hasil Tampilan Pengiriman Data pada Web Browser

74 Konsumsi Arus Percobaan ini untuk mengetahui seberapa besar arus yang dikonsumsi oleh ESP8266 saat sebelum di-upload program Arduino IDE, hingga mode pengiriman data. Pada Tabel 4.3. ditunjukan hasil dari percobaan ini, dan pada Gambar adalah gambar konsumsi arus ESP8266 berdasarkan datasheet. Tabel 4.3. Konsumsi Arus ESP8266 Parameter Konsumsi Arus (ma) Kondisi mati 0 Kondisi menyala, sebelum di-upload program 30.4 ~ 34.6 Setting Status ESP8266 (Kirim AT Command) 79.1~158.0 Kirim data ke web browser 79,1~90,0 Gambar Konsumsi Arus ESP8266 Berdasarkan Datasheet [14] Terlihat pada Tabel 4.3. bahwa konsumsi arus ESP8266 tidak tetap. Pada saat sebelum ESP8266 di-upload program Arduino IDE, konsumsi arus kecil, yaitu hanya sebesar kurang lebih 30,4 sampai dengan 34,6 ma. Pada saat diatur menggunakan perintah AT Command, konsumsi arus semakin bertambah, nilainya yaitu sebesar kurang lebih 79,1 sampai dengan 158,0 ma. Disini terjadi lonjakan konsumsi arus, dimana sebelum dimasukan program arus yang dibutuhkan kecil, sedangkan saat diberi perintah AT Command konsumsi arus meningkat. Pada saat pengiriman data ke web browser konsumsi arus kisaran antara 79,1 hingga 90,0 ma. Ini membuktikan bahwa, untuk menggunakan ESP8266 sebagai perangkat aplikasi elektronik dibutuhkan suatu kontrol arus, untuk mengatur penggunaan konsumsi arus yang terintegrasi.

75 Aplikasi Android Aplikasi Android dalam penelitian ini dirancang dan dibuat dengan program Android Studio. Pembuatan aplikasi ini bertujuan untuk memudahkan dalam memonitoring, dimana nilai sensor akan secara langsung dikirim ke aplikasi. Pada Gambar merupakan hasil dari rancangan dan pembuatan aplikasi sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android. Gambar Aplikasi Android Untuk dapat terkoneksi dengan jaringan WiFi maka pada pemrograman aplikasi di Android Studio digunakan perizinan untuk mengakses ke internet. Fungsi ini adalah supaya aplikasi dapat mengakses data dari modul WiFi NodeMCU. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar adalah sketch program ke internet. Gambar Sketch Android untuk Koneksi ke Internet Pengujian aplikasi Android dilakukan dengan menghubungkan modul WiFi NodeMCU ke Access Point (AP) tethering smartphone. Setelah NodeMCU terkoneksi pada tethering smartphone selanjutnya buka aplikasi sistem data logger peralatan elektronik. Setelah dibuka, akan muncul tampilan awal aplikasi dapat dilihat pada Gambar sebelumnya. Pada aplikasi tersebut terdapat text box. Pada text box tersebut diketik nomor IP, dimana NodeMCU terkoneksi pada AP. Setelah diketik, maka klik button mulai baca. Untuk melihat hasil dari pengiriman data dari NodeMCU akan ditampilkan setiap 2 detik. Pengujian ini dapat dilihat pada Tabel 4.4.

76 59 Tabel 4.4. Pengujian Pengiriman Data Secara Autorefresh pada Aplikasi Android Pengukuran Multimeter Hasil Autorefresh Aplikasi 2 detik Tegangan: 210,12 Volt Arus: 0.20 Ampere Tegangan: Volt Arus: 0,50 Ampere Data yang dikirim (pada serial monitor): Pada waktu 11:06:19, terjadi proses pengiriman ke aplikasi Android dengan besar tegangan yang terukur menggunakan multimeter sebesar 210,12 Volt dan arus sebesar 0,20 Ampere. Proses penerimaan data oleh aplikasi Android berlangsung per 2 detik, maka pada aplikasi Android akan menerima data pada waktu 11:06:21 dengan data diterima dapat dilihat pada Tabel 4.4. di atas (data yang dikirim ke aplikasi Android terlihat pada serial monitor besar tegangan 209,07 Volt dan arus 0,16 Ampere). Proses pengiriman berlangsung dengan data yang berbeda, dengan pengiriman selanjutnya adalah tegangan 209,03 Volt dan arus 0,50 Ampere. Data akan diterima aplikasi Android pada waktu 11:06:22 dengan data yang diterima dapat dilihat pada Tabel 4.4 (data yang dikirim ke aplikasi Android terlihat pada serial monitor besar tegangan 207,74 Volt dan arus 0,47 Ampere). Pengiriman data secara autorefresh pada aplikasi Android berhasil dengan penerimaan data berkala setiap 2 detik sekali dalam menampilkan data.

77 Hasil Pengujian Sistem Keseluruhan Perangkat sistem data logger yang telah dibuat dalam penelitian ini meliputi beberapa subsistem. Terdapat tiga subsistem utama dalam sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android, yaitu subsistem prototipe peralatan elektronik, subsistem data logger, subsistem pengirim, dan subsistem penerima (aplikasi Android). Pengujian dilakukan pada sub-subsistem yang telah dibahas masing-masih pada subbab sebelumnya, dan dilakukan juga pengujian pada saat setelah perangkat sistem data logger ini selesai dibuat. Untuk pengujian perangkat, meliputi pengujian proses pengiriman data pada variasi jarak untuk tegangan dan arus (beban) yang bervariasi dan penyimpanan data logger. Pengujian pengiriman data bertujuan untuk mengetahui jangkauan NodeMCU sebagai modul WiFi dalam proses pengiriman ke aplikasi Android, dan pengujian penyimpanan data dilakukan untuk mengetahui apakah perangkat keras bisa menyimpan data. Perangkat keras sistem data logger peralatan elektronik ini berbentuk persegi panjang, dengan panjang 18 cm, lebar 11 cm, dan tinggi 6 cm. Gambar menunjukan perangkat keras sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android. (a) (b) Gambar Perangkat Keras Sistem Data Logger, (a) Perangkat Tampak Kanan, (b) Perangkat Tampak Kiri Pada Gambar adalah hasil dari perancangan sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android yang telah dibuat. Pada bagian kanan (Gambar 4.33.a) menampilkan dua pasang pin. Dua pasang pin ini masing-masing adalah untuk mengukur besar arus dan besar tegangan menggunakan multimeter. Fungsinya adalah untuk membandingkan hasil baca sensor dengan alat ukur yang telah standar (multimeter) dalam pengambilan data. Pada bagian kiri (Gambar 4.33.b) menampilkan dua buah slot. Masingmasing slot berfungsi untuk slot Micro SD Card dan slot upload untuk memasukan program ke mikrokontroler modul WiFi NodeMCU ESP8266MOD.

78 Pengujian Penyimpanan Data Logger Pada pengujian ini, dilakukan pengambilan data secara keseluruhan dari penyimpanan data, hingga pengiriman data ke aplikasi Android. Pada Tabel 4.5. menampilkan hasil dari pengujian penyimpanan data setiap 5 menit. Penyimpanan data ini dengan ekstensi.csv. Pengujian dilakukan pada peralatan elektronik (5 lampu pijar 60 Watt) yang dinyalakan bervariasi maka dapat dilihat penggunaan energi listrik yang terjadi, yaitu semakin meningkat pada periode waktu tertentu. Tabel 4.5. Hasil Penyimpanan Data Logger Tanggal Waktu Arus (A) Tegangan (V) E(WS) 6/1/2017 7:55: /1/2017 8:00: /1/2017 8:05: /1/2017 8:10: /1/2017 8:15: /1/2017 8:20: /1/2017 8:25: /1/2017 8:30: /1/2017 8:35: /1/2017 8:40: /1/2017 8:45: /1/2017 8:50: /1/2017 8:55: /1/2017 9:00: Pengambilan data ini berdasarkan pengukuran besarnya arus dan tegangan pada setiap detik. Hasil dari pengukuran sensor tersebut akan dikalikan setiap detik sehingga didapat daya pada setiap detik. Energi listrik adalah besarnya konsumsi daya total yang dibutuhkan alat elektronik untuk menyala pada rentang waktu tertentu. Maka, hasil dari penyimpanan data logger setiap 5 menit ini adalah hasil dari penjumlahan daya tiap 1 detik. Pada Gambar memperlihatkan tampilan pengukuran arus dan tegangan untuk mendapatkan besar energi yang dibutuhkan pada peralatan elektronik. Gambar Pengukuran Arus dan Tegangan Tiap 1 Detik

79 Energi (WattSekon) PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 62 Grafik antara penggunaan energi terhadap waktu dapat dilihat pada Gambar Penggunaan energi semakin meningkat linear dengan bertambahnya waktu dalam pengukuran Waktu (Menit) Gambar Grafik Penggunaan Energi Versus Waktu Pengujian Pengiriman Data A. Jarak Koneksi Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui kekuatan sinyal jangkauan modul WiFi ESP8266 serta seberapa jauh jarak yang dapat dijangkau oleh ESP8266. Kekuatan sinyal ditandai dengan seberapa besar dbm-nya. Pada Tabel 4.6. dapat dilihat bahwa kekuatan sinyal ESP8266 terhadap jarak yang masih dapat dijangkau oleh ESP8266. Tabel 4.6. Kekuatan Sinyal AP (ESP8266) Terhadap Jarak Jarak ESP8266 terhadap client (m) Kekuatan Sinyal (dbm) Terlihat pada Tabel 4.6. dan Gambar bahwa kekuatan sinyal berbanding terbalik dengan jarak yang dijangkau oleh WiFi ESP8266. Saat jarak AP (ESP8266) terhadap client (penerima AP/smartphone) berjarak 1 m, maka besarnya kekuatan sinyal adalah -22 dbm. Kekuatan sinyal sebesar -22 dbm berarti bahwa terjadi redaman/loss. Tanda negatif (-) menunjukan terjadinya loss pada sebuah jaringan WiFi. Besar kecilnya dbm menunjukan kekuatan sinyal yang berkaitan dengan daya sistem. Semakin kecil nilai dbm yang terdeteksi

80 63 maka semakin besar kekuatan sinyal pancaran ESP8266. Gambar menunjukan grafik kekuatan sinyal terhadap jarak yang dijangkau ESP8266. Gambar Kekuatan Sinyal ESP8266 Terhadap Jarak B. Pengiriman Data ke Aplikasi Android Proses pengiriman data dari sensor tegangan dan sensor arus melalui modul WiFi NodeMCU ESP8266MOD. Pengiriman dilakukan secara real time, dimana pada aplikasi Android digunakan auto-refresh selama 2 detik. Pada Gambar ditampilkan program Arduino IDE untuk pengiriman data. Gambar Sketch Program Arduino IDE untuk Pengiriman Data ke Aplikasi Android Dari Gambar dapat dilihat bahwa terdapat variabel s. Variabel s ini digunakan untuk inisialisasi pada aplikasi Android. Pada aplikasi Android akan di-print nilai yang terdapat pada variabel s. Nilai pada variabel s ini adalah nilai dari sensor tegangan dan sensor arus. Untuk hasil tampilan aplikasi maka dapat dilihat pada Gambar dimana hasil dari pengiriman menggunakan modul WiFi NodeMCU ESP8266MOD ditampilkan pada aplikasi Android.

81 64 Gambar Hasil pengiriman Data ke Aplikasi Android Aplikasi Android digunakan untuk memonitoring seberapa besar arus dan tegangan yang terukur pada peralatan elektronik (5 lampu pijar 60 Watt). Pengiriman dilakukan dengan berbagai variasi jarak. Pengiriman data ini berdasarkan jarak antara Access Point (AP), yaitu tethering Smartphone dengan Client, yaitu perangkat keras data logger. Variasi jarak pengujian pengiriman data dilakukan mulai dari 1 meter hingga koneksi WiFi terputus, yaitu 40 meter. Gambar menunjukan gambaran denah pengujian pengiriman data. Lab. TTL 40 meter Gambar Ilustrasi Pengujian Pengiriman Data Pengujian dilakukan di lorong laboratorium Teknik Tenaga Listrik, Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma. Panjang lorong tersebut adalah 70 meter, namun dalam pengujian dilakukan dengan batas 40 meter. Tabel 4.7. menunjukan hasil pengujian pengiriman data ke aplikasi Android. Tabel 4.7. Hasil Pengiriman Data ke Aplikasi Android Jarak (meter) Tampilan Aplikasi Android Keterangan 1 1 Lampu 60 Watt Arus: 0.23 Ampere Tegangan: 200 Volt 5 1 Lampu 60 Watt Arus: 0.23 Ampere Tegangan: 200 Volt

82 65 Tabel 4.7. (Lanjutan) Hasil Pengiriman Data ke Aplikasi Android 10 1 Lampu 60 Watt Arus: 0.23 Ampere Tegangan: 200 Volt 15 1 Lampu 60 Watt Arus: 0.23 Ampere Tegangan: 200 Volt 20 1 Lampu 60 Watt Arus: 0.23 Ampere Tegangan: 200 Volt 25 1 Lampu 60 Watt Arus: 0.23 Ampere Tegangan: 200 Volt 40 1 Lampu 60 Watt Arus: 0.24 Ampere Tegangan: 200 Volt Tabel 4.8. Status Koneksi Antara Access Point dengan Client Jarak Koneksi (meter) Status 1 Terkoneksi 5 Terkoneksi 10 Terkoneksi 15 Terkoneksi 20 Terkoneksi 25 Terkoneksi 40 Terkoneksi 45 Terputus 50 Terputus Pada Tabel 4.8. menunjukan bahwa pada saat jarak lebih kecil dari 40 meter status koneksi adalah terkoneksi. Berbeda pada saat jarak bertambah, yaitu pada saat 45 meter

83 66 koneksi WiFi sudah terputus dan proses pengiriman tidak dapat dilakukan. Dari kondisi ini, pengiriman dengan modul WiFi NodeMCU 8266MOD dapat dilakukan dengan jarak efisien maksimum adalah kurang lebih 40 meter.

84 5.1. Kesimpulan BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Dari hasil percobaan, pengujian dan pengambilan data pada sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android, didapat kesimpulan sebagai berikut: 1. ESP8266 seri 01 dapat bekerja dengan baik, sebagai Access Point (AP) atau sebagai client untuk proses pengiriman data ke web browser. 2. Selain sebagai modul WiFi ESP8266MOD, NodeMCU secara terintegrasi dengan mikrokontroler dapat mengolah data, dan mengirim data. 3. NodeMCU sebagai client dapat mengirim data dari kedua sensor (sensor tegangan dan sensor arus) ke aplikasi android setiap 2 detik. 4. Data logger dapat bekerja dan menyimpan data dengan menggunakan NodeMCU sebagai pengolahan data dari sensor arus dan sensor tegangan dengan ekstensi.csv. 5. Tingkat keberhasilan sensor arus sebesar 92,44%, dan sensor tegangan sebesar 97,36% Saran Saran-saran untuk pengembangan sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android selanjutnya adalah: 1. Mengoptimalkan power control consumption pada modul WiFi ESP8266 seri 01 untuk lebih dikembangkan pada aplikasi teknologi berbasis wireless, mengingat bahwa arus teknologi sekarang mengutamakan low cost namun berdayaguna. 2. Aplikasi Android dioptimalkan dengan menambahkan beberapa fitur yang mendukung berkomunikasi dengan NodeMCU maupun ESP8266 seri 01 pada aplikasi kontrol ataupun monitoring sebuah sistem. 3. Pengembangan perangkat sistem data logger peralatan elektronik berbasis Android ini belum sepenuhnya diuji pada semua perangkat elektronik, maka dari itu untuk menambah keakurasian pembaca perangkat dapat dilakukan pengujian-pengujian pada perangkat elektronik yang lebih bervariasi lagi. 67

85 DAFTAR PUSTAKA [1] Arianto, Luluk, 2016, Sistem Data Logger Kincir Angin Propeler Berbahan Kayu, Tugas Akhir, Jurusan Teknik Elektro, FST, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta. [2] Allegro, 2013, ACS712 Fully Integrated, Hall Effect-Based Linear Current Sensor IC with 2.1 kvrms Isolation and a Low-Resistance Current Conductor, Allegro MicroSystems, LLC, Allegromicro.com. [3] Jr,H.H.Wiliam, Kemerly, J.E., Durbin, S.M., 2005, Edisi Keenam Rangkaian Listrik Jilid 1, Erlangga, Jakarta. [4] ----,ZMPT101B (ZMPT107) voltage transformer operating guide,----. [5] Interplus Industry Co. Ltd. -industry. fr/index.php?option =com _content&view=article&id=52&itemid=173&lang=en, diakses pada 21 Oktober [6] Andrianto, Heri, Darmawan, Aan, 2016, ARDUINO Belajar Cepat dan Pemrograman, INFORMATIKA Bandung, Bandung. [7] Arduino. diakses tanggal 14 Oktober [8] Schmit, Scott, 2014, Frequently Asked Questions-Embedded Systems Design, Atlassian Confluence 5.7.4, Team Collaboration Software. [9] NodeMCU Documentation. diakses tanggal 15 Januari [10] ----, August 10, 2016, SD Specifications Part 1 Physical Layer Simplified Specification Version 5.00, Technical Committee SD Card Association. [11] ----, 2013, Manual Micro SD Card Adapter, [12] ----, 2015, Extremely Accurate I2C-Integrated RTC/TCXO/Crystal DS3231, Maxim Integrated Product, Inc, [13] ----, ----, Spesification for LCD Module 1602-A1 (V1.2), Shenzen Eone Electronic, CO., LTD. [14] ----, 2015, ESP8266EX Datasheet Version 4.3, Espressife Systems IOT Team. [15] Afdhal, Elizar, 2014, IEEE ac sebagai Standar Pertama untuk Gigabit Wireless LAN, Jurnal Rekayasa Elektronika, Vol. 11, No. 1, hal [16] Android Studio, diakses pada tanggal 23 Apri

86 69 [17] ----, 2016, CD4066 CMOS Quad Bilateral Switch, Texas Instruments Incorporated. [18] ----, 2005, HD74LS04/HD74LS05 Hex Inverters/Hex Inverters (with Open Collector Output), Renesas Technology Corp, Japan. [19] GitHub, Inc. diakses tanggal 4 April 201

87 LAMPIRAN I Manual Book (Langkah penggunaan) Perangkat Untuk menjalankan perangkat Sistem Data Logger Peralatan Elektronik Berbasis Android ini, dapat mengikuti langkah-langkah berikut: 1. Sambungkan perangkat keras Sistem Data Logger ini ke sumber AC, dengan cara hubungkan kontak tusuk pada perangkat ke kotak kontak pada sumber AC (sumber listrik). 2. Siapkan koneksi WiFi, dengan membuat Access Point (AP) pada tethering smartphone (hotspot seluler), dan setting konfigurasi tethering tersebut: SSID: Transformers, Password: bumble bee. 3. Nyalakan perangkat keras dengan sumber tegangan DC sebesar 5 Volt, tunggu beberapa saat proses sedang bekerja, dari deteksi SD Card, konfigurasi RTC, hingga perangkat keras terhubung dengan tethering smartphone. 4. Perhatikan pada konfigurasi hotspot seluler sebagai Access Point (AP) tersebut apakah WiFi ESP8266 telah terkoneksi, perangkat keras terkoneksi dengan nama: ESP_0658E5 (default) jika belum diubah nama client (ESP8266) tersebut pada konfigurasi hotspot seluler. 5. LCD akan aktif, dan sambungkan peralatan elektronik yang akan diukur, dengan menghubungkan kontak tusuk pada beban listrik ke kotak kontak yang tersedia pada perangkat keras. 6. Untuk proses pengiriman ke aplikasi Android, buka aplikasi Sistem Data Logger Peralatan Elektronik Berbasis Android dengan mode layar landscape. 7. Pada bagian bawah aplikasi ketik alamat IP dimana perangkat keras terhubung ke tethering smartphone, IP: kemudian tekan tombol: MULAI BACA pada aplikasi untuk memulai pengiriman. 70

88 LAMPIRAN II AT Command ESP8266 Seri 01 dengan Arduino UNO Gambar LII-1. Wiring ESP8266 Seri 01 dengan Arduino UNO Tabel LII-1. Wiring ESP8266 dengan Arduino UNO ESP8266 Seri 01 Arduino UNO VCC +3,3 Volt Out LM1117 3,3 Volt, in VCC +5Volt GND GND CH_PD Out LM1117 Tx Pin Tx Rx Pin Rx 71

89 AT (Working) AT Command Tabel LII-2. AT Command dan Respon pada Serial Monitor Respon ESP8266 Keterangan: AT awal mengaktifkan ESP8266 AT+RST (Restart) Keterangan: restart ESP8266, pada AT ini ditunjukan tempat produksi ESP8266, yaitu Ai-Thinker Technology CO.,Ltd. 72

90 AT+GMR (Firmware Version) Keterangan: mengetahui versi firmware dari ESP8266, diproduk pada tanggal 11 September 2015 AT+CWLAP (List access point) Keterangan: Ada 2 AP yang terdeteksi, yaitu SSID: Andromax-M2Y-F466, dan SSID: Transformers AT+CWJAP? Keterangan: ESP8266 telah terkoneksi ke SSID: Transformers, jika tidak terkoneksi maka akan muncul No AP AT+CWJAP= Transformers, bumble (joint AP) bee Keterangan: ESP8266 koneksi ke SSID: Transformers 73

91 AT+CWQAP (Quit AP) Keterangan: ESP8266 memutuskan sambungan dengan AP AT+CIFSR (Get IP) Keterangan: ESP8266 memperoleh IP, IP sebagai AP, dan IP sebagai STA, serta MAC AT+CWSAP? Keterangan: ESP8266 menampilkan SSID dan Password AP AT+CWSAP= ESP8266, ,11,0 (Set parameter AP) Keterangan: ESP8266 diatur sebagai AP, dengan SSID: ESP8266, dan password: AT+CWMODE? (Wifi Mode) AT+CWMODE=1/2/3 Keterangan: 1 STA, 2 AP, 3 Both, pada respon muncul 3, berarti ESP8266 sebagai STA dan AP 74

92 AT+CIPMUX? (TCP/UDP Connection) AT+CIPMUX=0/1 Keterangan: 0 single, 1 multiple, pada respon ESP8266 muncul 0, berarti ESP8266 single AT=CIPSERVER=mode,port (Set as server) Keterangan: ESP8266 sebagai server degan mode 0 close, atau mode 1 open, port default 80 Refresh web browser dengan alamat: AT+CIPSEND=0,56 (Send data) Keterangan: ESP8266 mengirim data karakter, dengan jumlah 56 karakter SISTEM DATA LOGGER PERALATAN ELEKTRONIK BERBASI ANDROID Keterangan: ketik pada serial monitor karakter yang akan dikirim ke web browser AT+CIPCLOSE=0 (send close) Keterangan: selalu diakhiri dengan AT ini untuk mengirim data 75

93 Lihat tampilan di web browser dengan alamat: Keterangan: Karakter yang dikirim akan ditampilkan pada web browser 76

94 Lampiran III ESP8266 Sebagai Client dalam Mengirim Data ke Web Browser Gambar LIII-1. Wiring ESP8266 Sebagai Client Pengiriman Data Tabel LIII-1. Wiring ESP8266 Sebagai Client Pengiriman Data ESP8266 Seri 01 Arduino UNO Tx Pin 2 Rx Pin 3 CH_PD VCC +3,3 Volt from LM1117 VCC VCC +3,3 Volt from LM1117 GND GND - Pin A0 (Voltage Sensor) Pin A1 (Current Sensor) 77

95 Program LIII-1. ESP8266 Seri 01 Sebagai Client dengan Arduino IDE 1. #include<softwareserial.h> //header komunikasi serial SoftwareSerial client(2,3);//2 Tx, 3 Rx String s=""; //webpage 6. int i=0, k=0; 7. int x=0; 8. String readstring; 9. boolean No_IP=false; 10. String IP=""; /*inisialisasi pin sensor*/ 13. const int sensortegangan = A0; //pin sensor tegangan 14. const int sensorarus = A1; //pin sensor arus /*inisialisasi nilai sensor*/ 17. double Voltage = 0; 18. double V = 0; 19. double Vrms = 0; /*sensitivitas sensor = 100 mv/a*/ 22. int mvperamp = 100; double Current = 0; 25. double I = 0; 26. double Irms = 0; void setup() 29. { 30. Serial.begin(115200);//start serial 31. client.begin(115200); 32. pengaturan_wifi();//memanggil fungsi pengaturan_wifi() 33. Serial.println("Good job Florus..."); 34. } void pengaturan_wifi() //fungsi pengaturan_wifi 37. { 38. kirim_command_wifi("at",100); //AT Command pertama 39. kirim_command_wifi("at+rst",1000);//reset ESP kirim_command_wifi("at+cwmode=3",100); //mode esp8266,0- query,1- station,2-access point,3-keduanya 41. kirim_command_wifi("at+cwqap",100); //mendeteksi apakah ada AP 42. periksa_ip(5000); //memanggil fungsi periksa_ip() 43. if(!no_ip) //jika tidak terdeteksi IP 44. { 45. Serial.println("koneksikan wifi..."); 46. kirim_command_wifi("at+cwjap=\"transformers\",\"bumble bee\"",7000); //koneksi ke WiFi HP, dengan SSID=Transformers dan PASSWORD=bumble bee 47. } 48. else //else nope 49. { 50. } 51. Serial.println("wifi telah terkoneksi"); 52. memperoleh_ip(); //memanggil fungsi memperoleh_ip() 53. kirim_command_wifi("at+cipmux=1",100); //TCP multiple, 0=single, 1=multiple 78

96 54. kirim_command_wifi("at+cipserver=1,80",100); //0=close server, 1=open server 55. } void kirim_command_wifi(string cmd, int t) //fungsi kirim_command_wifi 58. { 59. int temp=0, i=0; 60. while(1) 61. { 62. Serial.println(cmd); 63. client.println(cmd); 64. while(client.available()) 65. { 66. if(client.find("ok")) 67. i=8; 68. } 69. delay(t); 70. if(i>5) 71. break; 72. i++; 73. } 74. if(i==8) 75. Serial.println("OK"); 76. else 77. Serial.println("Error"); 78. } void periksa_ip(int t1) //fungsi periksa_ip 81. { 82. int t2=millis(); 83. while(t2+t1>millis()) 84. { 85. while(client.available()>0) 86. { 87. if(client.find("wifi GOT IP")) 88. { 89. No_IP=true; 90. } 91. } 92. } 93. } void memperoleh_ip() //fungsi memproleh_ip 96. { 97. IP=""; 98. char ch=0; 99. while(1) 100. { 101. client.println("at+cifsr"); 102. while(client.available()>0) 103. { 104. if(client.find("staip,")) 105. { 106. delay(100); 107. Serial.print("IP Address:"); 108. while(client.available()>0) 109. { 110. ch=client.read(); 111. if(ch=='+') 79

97 112. break; 113. IP+=ch; 114. } 115. } 116. if (ch=='+') 117. break; 118. } 119. if(ch=='+') 120. break; 121. delay(1000); 122. } 123. Serial.print(IP); 124. Serial.print("Port:"); 125. Serial.println(80); 126. } void loop() 129. { 130. /*void loop untuk sensor tegangan*/ 131. Voltage = getvpp(); 132. V = (Voltage/2.0) *0.707; /*Kalibrasi sensor*/ 135. Vrms = (((247.27*V) )/0.9903)+2.4; 136. /*nilai tegangan yang terukur*/ 137. Serial.print("Tegangan AC = "); 138. Serial.print(Vrms); 139. Serial.print(" Volt"); /*void loop untuk sensor arus*/ 142. Current = getipp(); 143. I = (Current/2.0)*0.707; 144. Irms = (I*1000)/mVperAmp; 145. Serial.print(" Arus AC = "); 146. Serial.print(Irms); 147. Serial.println(" Ampere"); k=0; 150. Serial.println("Refresh halaman..."); 151. while(k<100) 152. { 153. k++; 154. while(client.available()) 155. { 156. if(client.find("0,connect")) 157. { 158. Serial.println("Start printing"); 159. Send(); //memanggil fungsi send() 160. Serial.println("Done printing"); 161. delay(1000); 162. } 163. } 164. delay(1000); 165. } 166. } /*mendapatkan nilai vpp dengan proses pensamplingan*/ 169. float getvpp() 170. { 171. float resultv; 80

98 172. int readvaluev; 173. int maxvaluev = 0; 174. int minvaluev = 1024; uint32_t start_time = millis(); 177. while((millis()-start_time) < 1000) 178. { 179. readvaluev = analogread(sensortegangan); 180. if (readvaluev > maxvaluev) 181. { /*record the maximum sensor value*/ 182. maxvaluev = readvaluev; 183. } 184. if (readvaluev < minvaluev) 185. { /*record the maximum sensor value*/ 186. minvaluev = readvaluev; 187. } 188. } // Subtract min from max 189. resultv = ((maxvaluev - minvaluev) * 5.0)/1024.0; 190. return resultv; 191. } /*mendapatkan nilai ipp dengan pensamplingan*/ 194. float getipp() 195. { 196. float resulta; 197. int readvaluea; 198. int maxvaluea = 0; 199. int minvaluea = 1024; uint32_t start_time = millis(); 202. while((millis()-start_time) < 1000) 203. { 204. readvaluea = analogread(sensorarus); 205. if (readvaluea > maxvaluea) 206. { /*record the maximum sensor value*/ 207. maxvaluea = readvaluea; 208. } 209. if (readvaluea < minvaluea) 210. { /*record the maximum sensor value*/ 211. minvaluea = readvaluea; 212. } 213. } // Subtract min from max 214. resulta = ((maxvaluea - minvaluea) * 5.0)/1024.0; 215. return resulta; 216. } void Send() //fungsi Send 219. { 220. s="<h1>sistem DATA LOGGER PERALATAN ELEKTRONIK BERBASIS ANDROID</h1><body bgcolor=f0f0f0>"; 221. s+="<p>arus=</p>"; 222. s+=irms; 223. s+="<p>tegangan=<p>"; 224. s+=vrms; 225. kirim_ke_web(s); //memanggil fungsi kirim_ke_web(webpage) delay(1000); 226. client.println("at+cipclose=0"); 227. } void kirim_ke_web(string s) //fungsi kirim_ke_web 81

99 230. { 231. int ii=0; 232. while(1) 233. { 234. unsigned int l=s.length(); 235. Serial.print("AT+CIPSEND=0,"); 236. client.print("at+cipsend=0,"); 237. Serial.println(l+2); 238. client.println(l+2); 239. delay(100); 240. Serial.println(s); 241. client.println(s); 242. while(client.available()) 243. { 244. if(client.find("ok")) 245. { 246. ii=11; 247. break; 248. } 249. } 250. if(ii==11) 251. break; 252. delay(100); 253. } 254. } Gambar LIII-2. Hasil Pengujian ESP8266 Sebagai Client 82

100 LAMPIRAN IV ESP8266 Sebagai Access Point dalam Mengirim Data ke Web Browser Gambar LIV-1. Wiring ESP8266 Sebagai Access Point Pengiriman Data Tabel LIV-1. Wiring ESP8266 Sebagai Access Point Pengiriman Data ESP8266 Seri 01 Arduino UNO Tx Pin 2 Rx Pin 3 CH_PD VCC +3,3 Volt from LM1117 VCC VCC +3,3 Volt from LM1117 GND GND - Pin A0 (Voltage Sensor) Pin A1 (Current Sensor) 83

101 Program LIV-1. ESP8266 Seri 01 Sebagai Access Point dengan Arduino IDE 1. #include <SoftwareSerial.h> #define DEBUG true SoftwareSerial esp8266(2,3); //Tx 2, Rx /*inisialisasi pin sensor*/ 8. const int sensortegangan = A0; //pin sensor tegangan 9. const int sensorarus = A1; //pin sensor arus 10. /*inisialisasi nilai sensor*/ 11. double Voltage = 0; 12. double V = 0; 13. double Vrms = 0; 14. /*sensitivitas sensor = 100 mv/a*/ 15. int mvperamp = 100; 16. double Current = 0; 17. double I = 0; 18. double Irms = 0; void setup() 21. { 22. Serial.begin(115200); 23. esp8266.begin(115200); 24. kirimdata("at+rst\r\n",2000,debug); 25. delay(4000);// reset module 26. kirimdata("at+cwmode=2\r\n",1000,debug); // configure as AP 27. delay(1000); 28. kirimdata("at+cifsr\r\n",1000,debug); // get ip address 29. delay(5000); 30. kirimdata("at+cipmux=1\r\n",1000,debug); // configure for multiple connections 31. delay(1000); 32. kirimdata("at+cipserver=1,80\r\n",1000,debug); // turn on server on port delay(1000); 34. Serial.println("ESP8266 Readi as AP!!!"); 35. } void loop() 38. { 39. if(!esp8266.available()) 40. { 41. /*void loop untuk sensor tegangan*/ 42. Voltage = getvpp(); 43. V = (Voltage/2.0) *0.707; /*Kalibrasi sensor*/ 46. Vrms = (((247.27*V) )/0.9903)+2.4; 47. /*nilai tegangan yang terukur*/ 48. Serial.print("Tegangan AC = "); 49. Serial.print(Vrms); 50. Serial.print(" Volt"); /*void loop untuk sensor arus*/ 53. Current = getipp(); 54. I = (Current/2.0)*0.707; 55. Irms = (I*1000)/mVperAmp; 84

102 56. Serial.print(" Arus AC = "); 57. Serial.print(Irms); 58. Serial.println(" Ampere"); 59. delay(1000); 60. } if(esp8266.available()) // check if the esp is sending a message 63. { 64. if(esp8266.find("+ipd")) 65. { 66. delay(100); String webpage="<p>tegangan=</p>"; 69. webpage+=vrms; 70. webpage+="<p>arus=</p>"; 71. webpage+=irms; String cipsend = "AT+CIPSEND=0,"; 74. cipsend +=webpage.length(); 75. cipsend +="\r\n"; kirimdata(cipsend,100,debug); 78. kirimdata(webpage,100,debug); 79. kirimdata("at+cipclose=0\r\n",100,debug); 80. } 81. } 82. delay(2000); 83. } /*mendapatkan nilai vpp dengan proses pensamplingan*/ 86. float getvpp() 87. { 88. float resultv; 89. int readvaluev; 90. int maxvaluev = 0; 91. int minvaluev = 1024; uint32_t start_time = millis(); 94. while((millis()-start_time) < 1000) 95. { 96. readvaluev = analogread(sensortegangan); 97. if (readvaluev > maxvaluev) 98. { /*record the maximum sensor value*/ 99. maxvaluev = readvaluev; 100. } 101. if (readvaluev < minvaluev) 102. { /*record the maximum sensor value*/ 103. minvaluev = readvaluev; 104. } 105. } // Subtract min from max 106. resultv = ((maxvaluev - minvaluev) * 5.0)/1024.0; 107. return resultv; 108. } /*mendapatkan nilai ipp dengan pensamplingan*/ 111. float getipp() 112. { 113. float resulta; 114. int readvaluea; 85

103 115. int maxvaluea = 0; 116. int minvaluea = 1024; uint32_t start_time = millis(); 119. while((millis()-start_time) < 1000) 120. { 121. readvaluea = analogread(sensorarus); 122. if (readvaluea > maxvaluea) 123. { /*record the maximum sensor value*/ 124. maxvaluea = readvaluea; 125. } 126. if (readvaluea < minvaluea) 127. { /*record the maximum sensor value*/ 128. minvaluea = readvaluea; 129. } 130. } // Subtract min from max 131. resulta = ((maxvaluea - minvaluea) * 5.0)/1024.0; 132. return resulta; 133. } String kirimdata(string command, const int timeout, boolean debug) 136. { 137. String response = ""; esp8266.print(command); // send the read character to the esp long int time = millis(); while( (time+timeout) > millis()) 144. { 145. while(esp8266.available()) 146. { // The esp has data so display its output to the serial window 149. char c = esp8266.read(); // read the next character response+=c; 151. } 152. } if(debug) 155. { 156. Serial.print(response); 157. } return response; 160. } Gambar LIV-2. Hasil Pengujian ESP8266 Sebagai Access Point 86

104 LAMPIRAN V NodeMCU ESP8266MOD Sistem Data Logger Gambar LV-1.Konfigurasi NodeMCU [19] Gambar LV-2. Rangkaian NodeMCU [19] 87

105 Gambar LV-3. Rangkaian Utama Sistem Data Logger 88

106 Gambar LV-4. Pin Mapping Sistem Data Logger 89

107 Program LV-1. Sistem Data Logger Peralatan Elektronik Berbasis Android 1. /* SISTEM DATA LOGGER PERALATAN ELEKTRONIK BERBASIS ANDROID 2. Nama : Florus Herman Somari 3. NIM : Jurusan : Teknik Elektro 5. Fakultas : Sains dan Teknologi 6. Universitas : Sanata Dharma Yogyakarta */ #include <ESP8266WiFi.h> //header librari WiFi 9. #include <Wire.h> //header librari I2C 10. #include <RtcDS3231.h> //header librari RTC 11. #include <SPI.h> //header librari SPI 12. #include <SD.h> //header librari kartu SD 13. #include <LiquidCrystal_I2C.h> /*koneksi ke AP---tethering Hp sebagai AP*/ 16. const char WiFiSSID[] = "Transformers"; //SSID, nama AP 17. const char WiFiPSK[] = "bumble bee"; //Kata sandi AP 18. WiFiServer server(80); //default syntax 19. RtcDS3231 rtcobject; //sintak RTC library 20. LiquidCrystal_I2C lcd(0x3f, 16, 2); 21. /*inisialisasi pin sensor A0*/ 22. int sensorpin = A0; 23. /*sensitivitas sensor = 100 mv/a*/ 24. int mvperamp = 100; 25. /*nilai awal sensor arus*/ 26. float Current = 0; 27. float I = 0; 28. float Irms = 0; 29. /*nilai awal sensor tegangan*/ 30. float Voltage = 0; 31. float V = 0; 32. float Vrms = 0; 33. /*inisialisasi Micro SD Card*/ 34. const int chipselect = 10; 35. File myfile; void setup() 38. { 39. Serial.begin(9600); //Start serial monitor /*pinmode pada NodeMCU*/ 42. pinmode(d0,output); //digunakan sebagai digital output (0/1) untuk kontrol Mux 43. pinmode(a0,input); //digunakan sebagai analog input dari Mux 44. connectwifi(); //memanggil fungsi connectwifi(), untuk menyambungkan NodeMCU ke AP (AP adalah tethering HP) 45. server.begin(); //jika sudah terkoneksi maka start server 46. ceksdcard(); //memanggil fungsi ceksdcard(), untuk memeriksa Kartu Memori sudah siap 47. cekrtc(); //memanggil fungsi cekrtc(), untuk memeriksa RTC DS3231 sebagai current timer 48. lcd.init(); 49. lcd.backlight(); 50. lcd.setcursor(0,0); 90

108 51. lcd.print("sd Card OK!"); 52. delay(1000); 53. lcd.clear(); 54. lcd.setcursor(0,0); 55. lcd.print("rtc OK!"); 56. delay(1000); 57. lcd.clear(); 58. lcd.setcursor(0,0); 59. lcd.print("wifi terkoneksi!"); 60. delay(1000); 61. lcd.setcursor(0,1); 62. lcd.print("good Job Florus!"); 63. delay(2000); 64. } void loop() 67. { 68. RtcDateTime currenttime = rtcobject.getdatetime(); //menerima data waktu dari RTC 69. char tanggal[10]; 70. sprintf(tanggal,"%d-%d- %d",currenttime.year(),currenttime.month(),currenttime.day()); 71. char waktu[6]; 72. sprintf(waktu,"%d:%d:%d",currenttime.hour(),currenttime.minute(),cur renttime.second()); Serial.print(tanggal); 75. Serial.print(" "); 76. Serial.print(waktu); /*void loop untuk sensor arus*/ 79. digitalwrite(d0,high); 80. Current = getipp(); 81. I = (Current/2.0)*0.707; 82. Irms = ((I*1000)/mVperAmp)-0.20; 83. Serial.print(" Irms = "); 84. Serial.print(Irms); 85. Serial.print(" Ampere"); /*void loop untuk sensor tegangan*/ 88. digitalwrite(d0,low); 89. Voltage = getvpp(); 90. V = (Voltage/2.0) *0.707; /*Kalibrasi sensor tegangan*/ 93. Vrms = ((257.39*V) ); 94. Serial.print(" Vrms = "); 95. Serial.print(Vrms); 96. Serial.println(" Volt"); /*tampilan LCD*/ 99. lcd.clear(); 100. lcd.setcursor(0,0); 101. lcd.print(tanggal); 102. lcd.setcursor(0,1); 103. lcd.print(waktu); 104. lcd.setcursor(10,0); 105. lcd.print("v="); 106. lcd.setcursor(12,0); 107. lcd.print(vrms); 91

109 108. lcd.setcursor(10,1); 109. lcd.print("i="); 110. lcd.setcursor(12,1); 111. lcd.print(irms); /*menyimpan data*/ 114. myfile = SD.open("1m.csv",FILE_WRITE); //nama file yang akan disimpan pada Kartu Memori (ekstensi.txt atau.csv) 115. { 116. myfile.print(tanggal); 117. myfile.print(" "); 118. myfile.print(waktu);//waktu 119. myfile.print(","); 120. myfile.print(irms); 121. myfile.print(","); 122. myfile.println(vrms); 123. myfile.close(); 124. } 125. delay(1000); void connectwifi() 128. { 129. byte ledstatus = LOW; 130. Serial.println(); 131. Serial.println("Connecting to: " + String(WiFiSSID)); 132. WiFi.mode(WIFI_STA); 133. WiFi.begin(WiFiSSID, WiFiPSK); 134. while (WiFi.status()!= WL_CONNECTED) 135. { 136. ledstatus = (ledstatus == HIGH)? LOW : HIGH; 137. delay(100); 138. } 139. Serial.println("WiFi connected"); 140. Serial.println("IP address: "); 141. Serial.println(WiFi.localIP()); 142. delay(1000); 143. } void ceksdcard() 146. { 147. while (!Serial) 148. { 149. ; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only 150. } 151. Serial.print("Initializing SD card..."); 152. // see if the card is present and can be initialized: 153. if (!SD.begin(chipSelect)) 154. { 155. Serial.println("Card failed, or not present"); 156. // don't do anything more: 157. return; 158. } 159. Serial.println("card initialized."); 160. delay(1000); 161. } void cekrtc() 164. { 92

110 165. rtcobject.begin(); //mulai I2C 166. RtcDateTime currenttime = RtcDateTime(17,04,26,19,26,30); 167. //tahun,bulan,tanggal,jam,menit,detik (format atur waktu) 168. rtcobject.setdatetime(currenttime); //konfigurasi RTC 169. } /*mendapatkan nilai ipp*/ 172. float getipp() 173. { 174. float resulta; 175. int readvaluea; 176. int maxvaluea = 0; 177. int minvaluea = 1024; uint32_t start_time = millis(); 180. while((millis()-start_time) < 500) 181. { 182. readvaluea = analogread(sensorpin); 183. if (readvaluea > maxvaluea) 184. { /*record the maximum sensor value*/ 185. maxvaluea = readvaluea; 186. } 187. if (readvaluea < minvaluea) 188. { /*record the maximum sensor value*/ 189. minvaluea = readvaluea; 190. } 191. } // Subtract min from max 192. resulta = ((maxvaluea - minvaluea) * 5.0)/1024.0; 193. return resulta; 194. } /*mendapatkan nilai vpp dengan proses pensamplingan*/ 197. float getvpp() 198. { 199. float resultv; 200. int readvaluev; 201. int maxvaluev = 0; 202. int minvaluev = 1024; 203. uint32_t start_time = millis(); 204. while((millis()-start_time) < 500) 205. { 206. readvaluev = analogread(sensorpin); 207. if (readvaluev > maxvaluev) 208. { /*record the maximum sensor value*/ 209. maxvaluev = readvaluev; 210. } 211. if (readvaluev < minvaluev) 212. { /*record the maximum sensor value*/ 213. minvaluev = readvaluev; 214. } 215. } // Subtract min from max 216. resultv = ((maxvaluev - minvaluev) * 5.0)/1024.0; 217. return resultv; 218. } 93

111 LAMPIRAN VI Aplikasi Android Sistem Data Logger Program LVI-1. Activity_main.xml (Layout) <LinearLayout xmlns:android=" xmlns:tools=" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:orientation="vertical" tools:context=".mainactivity" android:weightsum="1" android:background="#fdf86a"> <LinearLayout android:orientation="horizontal" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:layout_gravity="right" android:weightsum="1"> <LinearLayout android:orientation="vertical" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:layout_gravity="left center_horizontal"> <TextView android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:textsize="30dp" android:textalignment="center" android:text="pembaca Sensor Arus dan Tegangan" android:textappearance="?android:attr/textappearancelarge" android:textstyle="bold" android:layout_gravity="center_horizontal" /> <Space android:layout_width="match_parent" android:layout_height="27dp" android:layout_gravity="center_horizontal" /> <ImageView android:layout_width="match_parent" android:layout_height="4dp" android:layout_gravity="center_horizontal" android:background="#000000" /> <RelativeLayout android:layout_width="match_parent" android:layout_height="80dp" android:layout_gravity="center_horizontal" <TextView android:layout_width="100dp" 94

112 android:layout_height="81dp" android:textsize="30dp" android:textappearance="?android:attr/textappearancelarge" android:textstyle="bold" android:text=" " android:layout_weight="0.30" android:layout_alignparentbottom="true" android:layout_centerhorizontal="true" android:autotext="false" /> <TextView android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="tegangan" android:textsize="30dp" android:textappearance="?android:attr/textappearancelarge" android:textstyle="bold" android:layout_weight="0.30" /> <TextView android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="arus" android:textsize="30dp" android:textappearance="?android:attr/textappearancelarge" android:textstyle="bold" android:layout_alignparentbottom="true" android:layout_alignparentleft="true" android:layout_alignparentstart="true" android:layout_marginleft="65dp" android:layout_marginstart="65dp" /> <TextView android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="volt" android:textsize="30dp" android:textappearance="?android:attr/textappearancelarge" android:textstyle="bold" android:layout_marginleft="39dp" android:layout_marginstart="39dp" /> <TextView android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="ampere" android:textsize="30dp" android:textappearance="?android:attr/textappearancelarge" android:textstyle="bold" /> </RelativeLayout> <LinearLayout android:orientation="horizontal" android:layout_width="match_parent" 95

113 android:layout_height="wrap_content" android:layout_gravity="center_horizontal" android:weightsum="1"> </LinearLayout> <LinearLayout android:orientation="horizontal" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content" android:layout_gravity="center_horizontal" android:weightsum="1"> </LinearLayout> <LinearLayout android:orientation="vertical" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="wrap_content"> <Space android:layout_width="match_parent" android:layout_height="19dp" android:layout_gravity="center_horizontal" /> <ImageView android:layout_width="match_parent" android:layout_height="4dp" android:layout_gravity="center_horizontal" android:background="#000000" /> <Space android:layout_width="match_parent" android:layout_height="22dp" android:layout_gravity="center_horizontal" /> </LinearLayout> <LinearLayout android:orientation="horizontal" android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="match_parent"> <Space android:layout_width="80dp" android:layout_height="match_parent" /> <Button android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:text="mulai BACA " android:textsize="30dp" android:textappearance="?android:attr/textappearancelarge" android:textstyle="bold" /> <Space android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="match_parent" /> <EditText android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="wrap_content" android:textsize="30dp" android:textappearance="?android:attr/textappearancelarge" android:textstyle="bold" 96

114 android:text="" /> </LinearLayout> </LinearLayout> <Space android:layout_width="wrap_content" android:layout_height="match_parent" android:layout_gravity="bottom" /> </LinearLayout> </LinearLayout> Program LVI-2. MainActivity.Java package com.example.arduinoesp; import android.app.activity; import android.os.bundle; import android.os.countdowntimer; import android.view.view; import android.widget.button; import android.widget.textview; import android.app.progressdialog; import android.content.context; import android.content.intent; import android.os.asynctask; import android.os.bundle; import android.support.v7.app.actionbaractivity; import android.view.view; import android.widget.button; import android.widget.edittext; import org.apache.http.httpresponse; import org.apache.http.client.clientprotocolexception; import org.apache.http.client.httpclient; import org.apache.http.client.methods.httpget; import org.apache.http.impl.client.defaulthttpclient; import java.io.bufferedreader; import java.io.ioexception; import java.io.inputstream; import java.io.inputstreamreader; import java.net.uri; import java.net.urisyntaxexception; import java.util.timer; import java.util.timertask; import android.app.progressdialog; import android.content.context; import android.content.intent; public class MainActivity extends ActionBarActivity { Button Baca; EditText editip; TextView textinfo2; CountDownTimer protected void oncreate(bundle savedinstancestate) { super.oncreate(savedinstancestate); setcontentview(r.layout.activity_main); editip = (EditText)findViewById(R.id.ip); textinfo2 = (TextView)findViewById(R.id.info2); Baca = (Button)findViewById(R.id.baca); Baca.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { 97

115 @Override public void onclick(view v) { countdowntimer = new CountDownTimerClass(2000, 2000); countdowntimer.start(); }); } } public class CountDownTimerClass extends CountDownTimer { public CountDownTimerClass(long millisinfuture, long countdowninterval) { } super(millisinfuture, public void ontick(long millisuntilfinished) { int progress = (int) (millisuntilfinished/2000); public void onfinish() { String serverip = editip.gettext().tostring()+":80"; TaskEsp taskesp = new TaskEsp(serverIP); String onoff; onoff="1"; taskesp.execute(onoff); countdowntimer = new CountDownTimerClass(2000, 2000); countdowntimer.start(); } } private class TaskEsp extends AsyncTask<String, Void, String> { String server; TaskEsp(String server){ this.server = server; protected String doinbackground(string... params) { String val = params[0]; final String p = " runonuithread(new public void run() { } }); String serverresponse = ""; HttpClient httpclient = new DefaultHttpClient(); try { 98

116 HttpGet httpget = new HttpGet(); httpget.seturi(new URI(p)); HttpResponse httpresponse = httpclient.execute(httpget); InputStream inputstream = null; inputstream = httpresponse.getentity().getcontent(); BufferedReader bufferedreader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream)); serverresponse = bufferedreader.readline(); } inputstream.close(); } catch (URISyntaxException e) { e.printstacktrace(); serverresponse = e.getmessage(); } catch (ClientProtocolException e) { e.printstacktrace(); serverresponse = e.getmessage(); } catch (IOException e) { e.printstacktrace(); serverresponse = e.getmessage(); } return protected void onpostexecute(string s) { } } String test = s; textinfo2.settext(s); } Program LVI-3. AndroidManifest.xml <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <manifest xmlns:android=" package="com.example.arduinoesp" > <uses-permission android:name="android.permission.internet" /> <application android:allowbackup="true" android:icon="@mipmap/ic_launcher" android:label="smart Energy" android:theme="@style/apptheme" > <activity android:name=".mainactivity" android:label="sistem Data Logger Peralatan Elektronik Berbasis Android" > <intent-filter> <action android:name="android.intent.action.main" /> <category android:name="android.intent.category.launcher" /> </intent-filter> </activity> </application> </manifest> 99

117 Gambar LVI-1. Aplikasi Android 100

118 Lampiran VII Data Pengujian 1. Jarak 1 meter, AP (Aplikasi) ke NodeMCU (-22 dbm) Variasi Tegangan (volt) dengan beban 1 lampu 60 watt arus multi (Ampere) tegangan lcd arus lcd Tampilan Aplikasi

119 Variasi beban (lampu) dengan tegangan tetap 200 Volt arus (multi) arus lcd tegangan lcd Tampilan Aplikasi

120 2. Jarak 5 meter, AP (Aplikasi) ke NodeMCU (-40 dbm) Variasi Tegangan (volt) dengan beban 1 lampu 60 watt arus multi (Ampere) tegangan lcd arus lcd Tampilan Aplikasi

121 Variasi beban (lampu) dengan tegangan tetap 200 Volt arus (multi) arus lcd tegangan lcd Tampilan Aplikasi

122 3. Jarak 10 meter, AP (Aplikasi) ke NodeMCU (-58 dbm) Variasi Tegangan (Volt) dengan beban 1 lampu 60 Watt arus multi (Ampere) tegangan lcd arus lcd Tampilan Aplikasi

123 Variasi beban (lampu) dengan tegangan tetap 200 Volt arus (multi) arus lcd tegangan lcd Tampilan Aplikasi

124 4. Jarak 15 meter, AP (Aplikasi) ke NodeMCU (-60 dbm) Variasi Tegangan (Volt) dengan beban 1 lampu 60 Watt arus multi (Ampere) tegangan lcd arus lcd Tampilan Aplikasi

125 Variasi beban (lampu) dengan tegangan tetap 200 Volt arus (multi) arus lcd tegangan lcd Tampilan Aplikasi

126 5. Jarak 20 meter, AP (Aplikasi) ke NodeMCU (-64 dbm) Variasi Tegangan (Volt) dengan beban 1 lampu 60 Watt arus multi (Ampere) tegangan lcd arus lcd Tampilan Aplikasi

127 Variasi beban (lampu) dengan tegangan tetap 200 Volt arus (multi) arus lcd tegangan lcd Tampilan Aplikasi

128 6. Jarak 25 meter, AP (Aplikasi) ke NodeMCU (-69 dbm) Variasi Tegangan (Volt) dengan beban 1 lampu 60 Watt arus multi (Ampere) tegangan lcd arus lcd Tampilan Aplikasi

129 Variasi beban (lampu) dengan tegangan tetap 200 Volt arus (multi) arus lcd tegangan lcd Tampilan Aplikasi

130 7. Jarak 40 meter, AP (Aplikasi) ke NodeMCU (-72 dbm) Variasi Tegangan (Volt) dengan beban 1 lampu 60 Watt arus multi (Ampere) tegangan lcd arus lcd Tampilan Aplikasi

131 Variabel beban (lampu) dengan tegangan tetap 200 Volt arus (multi) arus lcd tegangan lcd Tampilan Aplikasi

132 LAMPIRAN VIII Data Logger Tanggal Waktu I (Ampere) V (Volt) Daya (Watt) Daya*300s Energi (Watt detik) Energi (KWH) ((Energi/1000)*(1/3600)) 4/26/ :03: /26/ :08: /26/ :13: /26/ :18: /26/ :23: /26/ :28: /26/ :33: /26/ :38: /26/ :43: /26/ :48: /26/ :53: /26/ :58: /26/ :03: /26/ :08: /26/ :13: /26/ :18: /26/ :23: /26/ :28: /26/ :33: /26/ :38: /26/ :43: /26/ :48: /26/ :53: /26/ :58:

133 4/26/ :03: /26/ :08: /26/ :13: /26/ :18: /26/ :23: /26/ :28: /26/ :33: /26/ :38: /26/ :43: /26/ :48: /26/ :53: /26/ :58: /26/ :03: /26/ :08: /26/ :13: /26/ :18: /26/ :23: /26/ :28: /26/ :33: /26/ :38: /26/ :43: /26/ :48: /26/ :53: /26/ :58: /26/ :03: /26/ :08: /26/ :13: /26/ :18:

134 4/26/ :23: /26/ :28: /26/ :33: /26/ :38: /26/ :43: /26/ :48: /26/ :53: /26/ :58: /26/ :03: /26/ :08: /26/ :13: /26/ :18: /26/ :23: /26/ :28: /26/ :33: /26/ :38: /26/ :43: /26/ :48: /26/ :53: /26/ :58: /26/ :03: /26/ :08: /26/ :13: /26/ :18: /26/ :23: /26/ :28: /26/ :33: /26/ :38:

135 4/26/ :43: /26/ :48: /26/ :53: /26/ :58: /27/2017 0:03: /27/2017 0:08: /27/2017 0:13: /27/2017 0:18: /27/2017 0:23: /27/2017 0:28: /27/2017 0:33: /27/2017 0:38: /27/2017 0:43: /27/2017 0:48: /27/2017 0:53: /27/2017 0:58: /27/2017 1:03: /27/2017 1:08: /27/2017 1:13: /27/2017 1:18:

136 LAMPIRAN IX Dokumentasi Perangkat Gambar LIX-1. Uji Coba Sistem Data Logger dengan NodeMCU Gambar LIX-2. Uji Coba Sistem Data Logger dengan Arduino dan ESP8266 Seri

137 Gambar LIX-3. Perangkat Keras Sistem Data Logger 120